JPWO2020026892A1 - Solid-state image sensor and electronic equipment - Google Patents

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Abstract

本技術は、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができるようにする固体撮像装置、及び、電子機器に関する。光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、画素のトランジスタは、ソース側のLDD領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、ソース側のLDD領域の接合深さとドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する固体撮像装置が提供される。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサに適用することができる。The present technology relates to a solid-state image sensor and an electronic device capable of responding to fluctuations in characteristics depending on the direction in which a current flows. A pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally is provided, and the transistor of the pixel has a different amount of overlap to the lower side of the gate in the LDD region on the source side and the LDD region on the drain side, and , A solid-state imaging device having a structure in which the bonding depth of the LDD region on the source side and the bonding depth of the LDD region on the drain side are different is provided. This technology can be applied to, for example, a CMOS image sensor.

Description

本技術は、固体撮像装置、及び、電子機器に関し、特に、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができるようにした固体撮像装置、及び、電子機器に関する。 The present technology relates to a solid-state image sensor and an electronic device, and more particularly to a solid-state image sensor and an electronic device capable of responding to fluctuations in characteristics depending on the direction in which a current flows.

近年、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが普及している。CMOSイメージセンサにおいては、画素アレイ部に配置された複数の画素で光電変換された信号電荷を読み出す回路として、ソースフォロア画素読出し回路が広く利用されている。また、高い変換効率で信号電荷を読み出す回路として、ソース接地画素読出し回路や、差動画素読出し回路がある。 In recent years, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors have become widespread. In a CMOS image sensor, a source follower pixel readout circuit is widely used as a circuit for reading out signal charges photoelectrically converted by a plurality of pixels arranged in a pixel array section. Further, as a circuit for reading a signal charge with high conversion efficiency, there are a source grounded pixel read circuit and a differential pixel read circuit.

特許文献1には、画素トランジスタの構造として、ドレイン側は、高濃度不純物領域のみで構成し、ソース側は、高濃度不純物領域と低濃度不純物領域とを組み合わせて構成する構造が開示されている。 Patent Document 1 discloses a structure of a pixel transistor in which the drain side is composed of only a high-concentration impurity region and the source side is composed of a combination of a high-concentration impurity region and a low-concentration impurity region. ..

また、特許文献2には、画素トランジスタの構造として、Haloを有するMOSFETのドレイン層を構成するLDD(Lightly Doped Drain)層内に、LDD層よりも不純物濃度が低いN層を形成して、チャネル領域側のドレイン領域端部の不純物濃度を低下させ、かつソース領域側のLDD層を浅い接合深さ濃度で形成する構造が開示されている。 Further, in Patent Document 2, as a structure of a pixel transistor, an N layer having a lower impurity concentration than the LDD layer is formed in an LDD (Lightly Doped Drain) layer constituting a drain layer of a MOSFET having Halo, and a channel is formed. A structure is disclosed in which the impurity concentration at the end of the drain region on the region side is reduced and the LDD layer on the source region side is formed at a shallow bonding depth concentration.

特開2013−45878号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-45878 特開2013−69913号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-69913

しかしながら、上述した特許文献に開示されている技術は、画素トランジスタにおいて、電流の流れる向きが双方向となるケースが想定されていないため、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応するための技術が求められている。 However, the technique disclosed in the above-mentioned patent document does not assume a case where the current flows in both directions in the pixel transistor, and therefore, in order to cope with the fluctuation of the characteristics according to the current flow direction. Technology is required.

本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができるようにするものである。 This technology was made in view of such a situation, and makes it possible to deal with fluctuations in characteristics depending on the direction in which current flows.

本技術の一側面の固体撮像装置は、光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、前記画素のトランジスタは、ソース側のLDD(Lightly Doped Drain)領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する固体撮像装置である。 The solid-state image sensor on one side of the present technology includes a pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional manner, and the transistors of the pixels are the LDD (Lightly Doped Drain) region on the source side and the drain side. This is a solid-state image sensor having a structure in which the amount of overlap to the lower side of the gate in the LDD region of the above is different, and the bonding depth of the LDD region on the source side and the bonding depth of the LDD region on the drain side are different.

本技術の一側面の電子機器は、光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、前記画素のトランジスタは、ソース側のLDD領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する固体撮像装置が搭載された電子機器である。 The electronic device on one aspect of the present technology includes a pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional manner, and the transistor of the pixel is a gate in an LDD region on the source side and an LDD region on the drain side. This is an electronic device equipped with a solid-state image sensor having a structure in which the amount of overlap to the lower side is different and the bonding depth of the LDD region on the source side and the bonding depth of the LDD region on the drain side are different.

本技術の一側面の固体撮像装置、及び、電子機器においては、光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部にて、前記画素のトランジスタが、ソース側のLDD領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有するように構成される。 In a solid-state image sensor and an electronic device on one aspect of the present technology, in a pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional manner, the transistors of the pixels are the LDD region and drain on the source side. It is configured so that the amount of overlap of the gate to the lower side in the LDD region on the side is different, and the bonding depth of the LDD region on the source side and the bonding depth of the LDD region on the drain side are different.

本技術の一側面の固体撮像装置、及び、電子機器は、独立した装置であってもよいし、1つの装置を構成している内部ブロックであってもよい。 The solid-state image sensor and the electronic device on one aspect of the present technology may be independent devices or internal blocks constituting one device.

本技術の一側面によれば、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができる。 According to one aspect of the present technology, it is possible to deal with fluctuations in characteristics depending on the direction in which current flows.

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.

本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of one Embodiment of the solid-state image pickup apparatus to which this technique is applied. ソース接地型の反転増幅画素アンプの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the source grounded type inverting amplification pixel amplifier. 差動型の反転増幅画素アンプの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the differential type inverting amplification pixel amplifier. 差動モードでの読み出しを行う画素アンプの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the pixel amplifier which performs reading in a differential mode. SFモードでの読み出しを行う画素アンプの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the pixel amplifier which performs reading in SF mode. 本技術を適用した増幅トランジスタの構造の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the structure of the amplification transistor to which this technique is applied. 一般的な増幅トランジスタの製造方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing method of a general amplification transistor. 一般的な増幅トランジスタの製造方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing method of a general amplification transistor. 一般的な増幅トランジスタの製造方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing method of a general amplification transistor. 一般的な増幅トランジスタの製造方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing method of a general amplification transistor. 本技術を適用した増幅トランジスタの製造方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing method of the amplification transistor which applied this technique. 本技術を適用した増幅トランジスタの製造方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the manufacturing method of the amplification transistor which applied this technique. 本技術を適用した増幅トランジスタの構造を採用することで得られる効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect obtained by adopting the structure of the amplification transistor which applied this technology. 本技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the electronic device which has the solid-state image sensor to which this technology is applied. 本技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。It is a figure which shows the use example of the solid-state image sensor to which this technique is applied. 車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the schematic structure of a vehicle control system. 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the installation position of the vehicle exterior information detection unit and the image pickup unit.

以下、図面を参照しながら本開示に係る技術(本技術)の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。 Hereinafter, embodiments of the technology (the present technology) according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The explanations will be given in the following order.

1.固体撮像装置の構成
2.画素アンプの構成例
(1)ソース接地型の反転増幅画素アンプ
(2)差動型の反転増幅画素アンプ
3.増幅トランジスタの構造の例
4.変形例
5.電子機器の構成
6.固体撮像装置の使用例
7.移動体への応用例
1. 1. Configuration of solid-state image sensor 2. Pixel amplifier configuration example (1) Source-grounded inverting amplification pixel amplifier (2) Differential type inverting amplification pixel amplifier 3. Example of structure of amplification transistor 4. Modification example 5. Configuration of electronic devices 6. Example of using a solid-state image sensor 7. Application example to mobile

<1.固体撮像装置の構成> <1. Configuration of solid-state image sensor>

(固体撮像装置の構成例)
図1は、本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
(Configuration example of solid-state image sensor)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an embodiment of a solid-state image sensor to which the present technology is applied.

図1のCMOSイメージセンサ10は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いた固体撮像装置の一例である。CMOSイメージセンサ10は、光学レンズ系(不図示)を介して被写体からの入射光(像光)を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。 The CMOS image sensor 10 in FIG. 1 is an example of a solid-state image sensor using CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). The CMOS image sensor 10 captures incident light (image light) from a subject via an optical lens system (not shown) and converts the amount of incident light imaged on the imaging surface into an electric signal on a pixel-by-pixel basis. Is output as a pixel signal.

図1において、CMOSイメージセンサ10は、画素アレイ部11、垂直駆動回路12、カラム信号処理回路13、水平駆動回路14、出力回路15、制御回路16、及び入出力端子17を含んで構成される。 In FIG. 1, the CMOS image sensor 10 includes a pixel array unit 11, a vertical drive circuit 12, a column signal processing circuit 13, a horizontal drive circuit 14, an output circuit 15, a control circuit 16, and an input / output terminal 17. ..

画素アレイ部11には、複数の画素100が2次元状(行列状)に配置される。画素100は、光電変換部としてのフォトダイオード(PD:Photodiode)と、複数の画素トランジスタを有して構成される。例えば、画素トランジスタは、転送トランジスタ(Trg-Tr)、リセットトランジスタ(Rst-Tr)、増幅トランジスタ(AMP-Tr)、及び選択トランジスタ(Sel-Tr)から構成される。 A plurality of pixels 100 are arranged in a two-dimensional shape (matrix shape) in the pixel array unit 11. The pixel 100 includes a photodiode (PD: Photodiode) as a photoelectric conversion unit and a plurality of pixel transistors. For example, a pixel transistor is composed of a transfer transistor (Trg-Tr), a reset transistor (Rst-Tr), an amplification transistor (AMP-Tr), and a selection transistor (Sel-Tr).

なお、画素アレイ部11に配置される画素としては、画素100のほかに、画素200又は画素300が配置され得るが、その詳細な内容については後述する。 As the pixels arranged in the pixel array unit 11, in addition to the pixel 100, the pixel 200 or the pixel 300 may be arranged, and the detailed contents thereof will be described later.

垂直駆動回路12は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動線21を選択して、選択された画素駆動線21に画素100を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素100を駆動する。すなわち、垂直駆動回路12は、画素アレイ部11の各画素100を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素100のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成された信号電荷(電荷)に基づく画素信号を、垂直信号線22を通してカラム信号処理回路13に供給する。 The vertical drive circuit 12 is composed of, for example, a shift register, selects a predetermined pixel drive line 21, supplies a pulse for driving the pixel 100 to the selected pixel drive line 21, and displays the pixel 100 in line units. Drive. That is, the vertical drive circuit 12 selectively scans each pixel 100 of the pixel array unit 11 in a row-by-row manner in the vertical direction, and is based on the signal charge (charge) generated in the photodiode of each pixel 100 according to the amount of light received. The pixel signal is supplied to the column signal processing circuit 13 through the vertical signal line 22.

カラム信号処理回路13は、画素100の列ごとに配置されており、1行分の画素100から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路13は、画素固有の固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング(CDS:Correlated Double Sampling)及びAD(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。 The column signal processing circuit 13 is arranged for each column of the pixel 100, and performs signal processing such as noise removal for each pixel string of the signal output from the pixel 100 for one row. For example, the column signal processing circuit 13 performs signal processing such as correlated double sampling (CDS: Correlated Double Sampling) and AD (Analog Digital) conversion for removing fixed pattern noise peculiar to pixels.

水平駆動回路14は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路13の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路13の各々から画素信号を水平信号線23に出力させる。 The horizontal drive circuit 14 is composed of, for example, a shift register, and by sequentially outputting horizontal scanning pulses, each of the column signal processing circuits 13 is sequentially selected, and pixel signals are output from each of the column signal processing circuits 13 as horizontal signal lines. Output to 23.

出力回路15は、カラム信号処理回路13の各々から水平信号線23を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。なお、出力回路15は、例えば、バッファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。 The output circuit 15 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 13 through the horizontal signal line 23 and outputs the signals. The output circuit 15 may, for example, perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.

制御回路16は、CMOSイメージセンサ10の各部の動作を制御する。 The control circuit 16 controls the operation of each part of the CMOS image sensor 10.

また、制御回路16は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路12、カラム信号処理回路13、及び水平駆動回路14などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路16は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路12、カラム信号処理回路13、及び水平駆動回路14などに出力する。 Further, the control circuit 16 controls the clock signal and the control as a reference for the operation of the vertical drive circuit 12, the column signal processing circuit 13, the horizontal drive circuit 14, etc., based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock signal. Generate a signal. The control circuit 16 outputs the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit 12, the column signal processing circuit 13, the horizontal drive circuit 14, and the like.

入出力端子17は、外部と信号のやりとりを行う。 The input / output terminal 17 exchanges signals with the outside.

以上のように構成される、図1のCMOSイメージセンサ10は、CDS処理及びAD変換処理を行うカラム信号処理回路13が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサとされる。また、図1のCMOSイメージセンサ10は、例えば、裏面照射型のCMOSイメージセンサとすることができる。 The CMOS image sensor 10 of FIG. 1 configured as described above is a CMOS image sensor called a column AD method in which a column signal processing circuit 13 that performs CDS processing and AD conversion processing is arranged for each pixel string. Further, the CMOS image sensor 10 of FIG. 1 can be, for example, a back-illuminated CMOS image sensor.

<2.画素アンプの構成例> <2. Pixel amplifier configuration example>

(1)ソース接地型の反転増幅画素アンプ (1) Source-grounded inverting amplification pixel amplifier

図2は、ソース接地型の反転増幅画素アンプの構成例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a source-grounded inverting amplification pixel amplifier.

図2において、ソース接地型の反転増幅画素アンプの機能を有するソース接地画素読出し回路50は、信号電荷の読み出しを行う読出画素100と、画素に定電流を供給する負荷MOS回路51と、電圧が常に一定となる定電圧源52とで構成される。負荷MOS回路51は、PMOSトランジスタ511やPMOSトランジスタ512等のPMOSトランジスタから構成される。 In FIG. 2, the source grounded pixel readout circuit 50 having the function of a source grounded type inverting amplifier pixel amplifier has a read pixel 100 that reads out a signal charge, a load MOS circuit 51 that supplies a constant current to the pixels, and a voltage. It is composed of a constant voltage source 52 that is always constant. The load MOS circuit 51 is composed of a MOSFET transistor such as a MOSFET transistor 511 and a MOSFET transistor 512.

読出画素100は、フォトダイオード(PD:Photodiode)等の光電変換部111に加えて、例えば、転送トランジスタ112、リセットトランジスタ113、増幅トランジスタ114、及び選択トランジスタ115の4つの画素トランジスタを有している。 The read pixel 100 has four pixel transistors of, for example, a transfer transistor 112, a reset transistor 113, an amplification transistor 114, and a selection transistor 115, in addition to a photoelectric conversion unit 111 such as a photodiode (PD). ..

光電変換部111は、その一端であるアノード電極が接地され、その他端であるカソード電極は、転送トランジスタ112のソースに接続されている。転送トランジスタ112のドレインは、それぞれリセットトランジスタ113のソース及び増幅トランジスタ114のゲートに接続されており、この接続点が、浮遊拡散領域としてのフローティングディフュージョン(FD:Floating Diffusion)121を構成している。 The anode electrode at one end of the photoelectric conversion unit 111 is grounded, and the cathode electrode at the other end is connected to the source of the transfer transistor 112. The drain of the transfer transistor 112 is connected to the source of the reset transistor 113 and the gate of the amplification transistor 114, respectively, and these connection points form a floating diffusion (FD) 121 as a floating diffusion region.

リセットトランジスタ113のドレインは、垂直リセット入力線61に接続されている。増幅トランジスタ114のソースは、定電圧源52と接続されている。増幅トランジスタ114のドレインは、選択トランジスタ115のソースと接続され、選択トランジスタ115のドレインは、垂直信号線22と接続されている。 The drain of the reset transistor 113 is connected to the vertical reset input line 61. The source of the amplification transistor 114 is connected to the constant voltage source 52. The drain of the amplification transistor 114 is connected to the source of the selection transistor 115, and the drain of the selection transistor 115 is connected to the vertical signal line 22.

転送トランジスタ112のゲート、リセットトランジスタ113のゲート、及び選択トランジスタ115のゲートには、画素駆動線21(図1)を介して、垂直駆動回路12(図1)と接続され、駆動信号としてのパルスがそれぞれ供給される。 The gate of the transfer transistor 112, the gate of the reset transistor 113, and the gate of the selection transistor 115 are connected to the vertical drive circuit 12 (FIG. 1) via the pixel drive line 21 (FIG. 1), and a pulse as a drive signal is connected. Are supplied respectively.

ここで、垂直信号線22は、垂直リセット入力線61、負荷MOS回路51のPMOSトランジスタ511のドレイン、及び当該ソース接地画素読出し回路50の出力端子53に接続される。また、垂直リセット入力線61は、垂直信号線22に接続される。 Here, the vertical signal line 22 is connected to the vertical reset input line 61, the drain of the MOSFET transistor 511 of the load MOS circuit 51, and the output terminal 53 of the source grounded pixel readout circuit 50. Further, the vertical reset input line 61 is connected to the vertical signal line 22.

以上のような構成を有するソース接地画素読出し回路50においては、増幅トランジスタ114が、PMOSトランジスタ511とともに、ソース接地反転増幅器を構成することで、光電変換部111で検出された信号電荷に応じた電圧信号が、出力端子53を介して出力される。 In the source ground pixel readout circuit 50 having the above configuration, the amplification transistor 114 and the MIMO transistor 511 form a source ground inverting amplifier, so that the voltage corresponding to the signal charge detected by the photoelectric conversion unit 111 is obtained. The signal is output via the output terminal 53.

(2)差動型の反転増幅画素アンプ (2) Differential type inverting amplification pixel amplifier

図3は、ソース接地の差動型の反転増幅画素アンプの構成例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a source-grounded differential type inverting amplification pixel amplifier.

図3において、ソース接地の差動型の反転増幅画素アンプの機能を有する差動画素読出し回路70は、信号電荷の読み出しを行う読出画素200と、信号電荷なしの基準電圧を与える参照画素300と、PMOSトランジスタからなるカレントミラー回路71と、画素に定電流を供給する負荷MOS回路72とで構成される。 In FIG. 3, the differential pixel readout circuit 70 having the function of a source-grounded differential inverting amplification pixel amplifier includes a read pixel 200 that reads out a signal charge and a reference pixel 300 that gives a reference voltage without a signal charge. , A current mirror circuit 71 composed of a MIMO transistor, and a load MOS circuit 72 that supplies a constant current to the pixels.

読出画素200は、フォトダイオード(PD)等の光電変換部211に加えて、例えば、転送トランジスタ212、リセットトランジスタ213、増幅トランジスタ214、及び選択トランジスタ215の4つの画素トランジスタを有している。 The read pixel 200 has four pixel transistors, for example, a transfer transistor 212, a reset transistor 213, an amplification transistor 214, and a selection transistor 215, in addition to a photoelectric conversion unit 211 such as a photodiode (PD).

光電変換部211は、その一端であるアノード電極が接地され、その他端であるカソード電極は、転送トランジスタ212のソースに接続されている。転送トランジスタ212のドレインは、それぞれリセットトランジスタ213のソース及び増幅トランジスタ214のゲートに接続されており、この接続点が、浮遊拡散領域としてのフローティングディフュージョン221を構成している。 The anode electrode at one end of the photoelectric conversion unit 211 is grounded, and the cathode electrode at the other end is connected to the source of the transfer transistor 212. The drain of the transfer transistor 212 is connected to the source of the reset transistor 213 and the gate of the amplification transistor 214, respectively, and these connection points form a floating diffusion 221 as a floating diffusion region.

リセットトランジスタ213のドレインは、読出し側垂直リセット入力線61Sに接続されている。増幅トランジスタ214のソースは、読出し側垂直電流供給線62Sに接続されている。増幅トランジスタ214のドレインは、選択トランジスタ215のソースと接続され、選択トランジスタ215のドレインは、読出し側垂直信号線22Sと接続されている。 The drain of the reset transistor 213 is connected to the read-side vertical reset input line 61S. The source of the amplification transistor 214 is connected to the read-side vertical current supply line 62S. The drain of the amplification transistor 214 is connected to the source of the selection transistor 215, and the drain of the selection transistor 215 is connected to the read-side vertical signal line 22S.

転送トランジスタ212のゲート、リセットトランジスタ213のゲート、及び選択トランジスタ215のゲートには、画素駆動線21(図1)を介して、垂直駆動回路12(図1)と接続され、駆動信号としてのパルスがそれぞれ供給される。 The gate of the transfer transistor 212, the gate of the reset transistor 213, and the gate of the selection transistor 215 are connected to the vertical drive circuit 12 (FIG. 1) via the pixel drive line 21 (FIG. 1), and a pulse as a drive signal is connected. Are supplied respectively.

ここで、読出し側垂直信号線22Sは、読出し側垂直リセット入力線61S、カレントミラー回路71の読出し側PMOSトランジスタ711Sのドレイン、及び当該差動画素読出し回路70の出力端子73に接続される。 Here, the read-side vertical signal line 22S is connected to the read-side vertical reset input line 61S, the drain of the read-side MIMO transistor 711S of the current mirror circuit 71, and the output terminal 73 of the differential pixel read circuit 70.

また、読出し側垂直リセット入力線61Sは、読出し側垂直信号線22Sに接続され、選択された読出画素200のフローティングディフュージョン221、すなわち、増幅トランジスタ214の入力端子に接続され、リセットトランジスタ213がオンしているとき、当該差動画素読出し回路70の出力信号が、負帰還される。 Further, the read-side vertical reset input line 61S is connected to the read-side vertical signal line 22S, is connected to the floating diffusion 221 of the selected read pixel 200, that is, to the input terminal of the amplification transistor 214, and the reset transistor 213 is turned on. At this time, the output signal of the differential pixel readout circuit 70 is negatively fed back.

参照画素300は、フォトダイオード(PD)等の光電変換部311に加えて、例えば、転送トランジスタ312、リセットトランジスタ313、増幅トランジスタ314、及び選択トランジスタ315の4つの画素トランジスタを有している。 The reference pixel 300 has four pixel transistors such as a transfer transistor 312, a reset transistor 313, an amplification transistor 314, and a selection transistor 315, in addition to a photoelectric conversion unit 311 such as a photodiode (PD).

光電変換部311は、その一端であるアノード電極が接地され、その他端であるカソード電極は、転送トランジスタ312のソースに接続されている。転送トランジスタ312のドレインは、それぞれリセットトランジスタ313のソース及び増幅トランジスタ314のゲートに接続されており、この接続点が、浮遊拡散領域としてのフローティングディフュージョン321を構成している。 The anode electrode at one end of the photoelectric conversion unit 311 is grounded, and the cathode electrode at the other end is connected to the source of the transfer transistor 312. The drain of the transfer transistor 312 is connected to the source of the reset transistor 313 and the gate of the amplification transistor 314, respectively, and these connection points form a floating diffusion 321 as a floating diffusion region.

リセットトランジスタ313のドレインは、参照側垂直リセット入力線61Rに接続されている。増幅トランジスタ314のソースは、参照側垂直電流供給線62Rに接続されている。増幅トランジスタ314のドレインは、選択トランジスタ315のソースと接続され、選択トランジスタ315のドレインは、参照側垂直信号線22Rと接続されている。 The drain of the reset transistor 313 is connected to the reference side vertical reset input line 61R. The source of the amplification transistor 314 is connected to the reference side vertical current supply line 62R. The drain of the amplification transistor 314 is connected to the source of the selection transistor 315, and the drain of the selection transistor 315 is connected to the reference side vertical signal line 22R.

転送トランジスタ312のゲート、リセットトランジスタ313のゲート、及び選択トランジスタ315のゲートには、画素駆動線21(図1)を介して、垂直駆動回路12(図1)と接続され、駆動信号としてのパルスがそれぞれ供給される。 The gate of the transfer transistor 312, the gate of the reset transistor 313, and the gate of the selection transistor 315 are connected to the vertical drive circuit 12 (FIG. 1) via the pixel drive line 21 (FIG. 1), and a pulse as a drive signal is connected. Are supplied respectively.

ここで、参照側垂直信号線22Rは、カレントミラー回路71の参照側PMOSトランジスタ711Rのドレイン及びゲート、並びに読出し側PMOSトランジスタ711Sのゲートに接続される。 Here, the reference-side vertical signal line 22R is connected to the drain and gate of the reference-side PMOS transistor 711R of the current mirror circuit 71 and the gate of the reading-side PMOS transistor 711S.

また、参照側垂直リセット入力線61Rは、所定の電源Vrstに接続されており、リセット時には、この配線を通じて選択された参照画素300のフローティングディフュージョン321、すなわち、増幅トランジスタ314の入力端子に、所望の入力電圧信号が印加される。 Further, the reference side vertical reset input line 61R is connected to a predetermined power supply Vrst, and at the time of reset, it is desired to be connected to the floating diffusion 321 of the reference pixel 300 selected through this wiring, that is, the input terminal of the amplification transistor 314. An input voltage signal is applied.

なお、参照画素300は、リセット時におけるフローティングディフュージョン321の端子(FD端子)の電位変動が、読出画素200のフローティングディフュージョン221の端子(FD端子)の電位変動と等価な動きをする画素であることが望ましい。例えば、参照画素300としては、画素アレイ部11(図1)において、読出画素200の近傍に配置されている、読み出しが終了した不活性な有効画素などを用いることができ、その場合には、図3における読出画素200と参照画素300の役割をカラム信号処理回路13(図1)に設けられたスイッチで切り替えを行う。 The reference pixel 300 is a pixel in which the potential fluctuation of the terminal (FD terminal) of the floating diffusion 321 at the time of reset is equivalent to the potential fluctuation of the terminal (FD terminal) of the floating diffusion 221 of the read pixel 200. Is desirable. For example, as the reference pixel 300, an inactive effective pixel that has been read out and is arranged in the vicinity of the read pixel 200 in the pixel array unit 11 (FIG. 1) can be used. In that case, the reference pixel 300 can be used. The roles of the read pixel 200 and the reference pixel 300 in FIG. 3 are switched by a switch provided in the column signal processing circuit 13 (FIG. 1).

読出し側垂直電流供給線62S及び参照側垂直電流供給線62Rは、接続点(Vcommon)で互いに接続された後、一定電流源である負荷MOS回路72に接続されている。The read-side vertical current supply line 62S and the reference-side vertical current supply line 62R are connected to each other at a connection point (V common ) and then connected to a load MOS circuit 72 which is a constant current source.

以上のような構成を有する差動画素読出し回路70においては、読出画素200の増幅トランジスタ214と、参照画素300の増幅トランジスタ314とが、差動増幅器を構成することで、読出画素200の光電変換部211で検出された信号電荷に応じた電圧信号が、出力端子73を介して出力される。 In the differential pixel reading circuit 70 having the above configuration, the amplification transistor 214 of the reading pixel 200 and the amplification transistor 314 of the reference pixel 300 form a differential amplifier to convert the reading pixel 200 into photoelectric light. A voltage signal corresponding to the signal charge detected by the unit 211 is output via the output terminal 73.

(差動モードとSFモードを切り替え可能な構成)
ところで、差動型の読み出しは、高い変換効率が得られるために、例えば、明時には、ダイナミックレンジの大きいソースフォロア型の読み出しで、読み出しが行われることが望ましい。すなわち、差動型の読み出し(以下、差動モードという)と、ソースフォロア型の読み出し(以下、SFモードという)とを適宜切り替えることで、より適切な読み出しを行うことができる場合がある。
(Configuration that can switch between differential mode and SF mode)
By the way, in order to obtain high conversion efficiency in the differential type reading, for example, it is desirable that the reading is performed by the source follower type reading having a large dynamic range at bright times. That is, more appropriate reading may be performed by appropriately switching between the differential type reading (hereinafter referred to as differential mode) and the source follower type reading (hereinafter referred to as SF mode).

そこで、次に、図4及び図5を参照して、差動モードでの読み出しと、SFモードでの読み出しとを切り替え可能な構成について説明する。 Therefore, next, with reference to FIGS. 4 and 5, a configuration capable of switching between reading in the differential mode and reading in the SF mode will be described.

(差動モード)
図4は、差動モードでの読み出しを行う画素アンプの構成例を示す回路図である。
(Differential mode)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a pixel amplifier that reads out in a differential mode.

図4において、読出画素200は、図3の読出画素200と同様に構成され、読出し側垂直信号線22S、読出し側垂直リセット入力線61S、及び読出し側垂直電流供給線62Sについても、図3に示した接続形態と同様に接続されている。 In FIG. 4, the read pixel 200 is configured in the same manner as the read pixel 200 of FIG. 3, and the read side vertical signal line 22S, the read side vertical reset input line 61S, and the read side vertical current supply line 62S are also shown in FIG. It is connected in the same manner as the connection form shown.

また、図4において、参照画素300は、図3の参照画素300と同様に構成され、参照側垂直信号線22R、参照側垂直リセット入力線61R、及び参照側垂直電流供給線62Rについても、図3に示した接続形態と同様に接続されている。なお、参照画素300は、読出画素200に近接する等価な有効画素であって、差動の基準電圧を決めるための画素である。 Further, in FIG. 4, the reference pixel 300 is configured in the same manner as the reference pixel 300 of FIG. 3, and the reference side vertical signal line 22R, the reference side vertical reset input line 61R, and the reference side vertical current supply line 62R are also shown in FIG. It is connected in the same manner as the connection form shown in 3. The reference pixel 300 is an equivalent effective pixel close to the read pixel 200, and is a pixel for determining a differential reference voltage.

ここで、図4においては、読出画素200と参照画素300に対し、画素周辺部400が設けられている。この画素周辺部400には、スイッチSW1ないしSW9が設けられ、スイッチSW1ないしSW9がスイッチング動作をすることで、差動モードでの読み出しと、SFモードでの読み出しとが切り替えられる。 Here, in FIG. 4, a pixel peripheral portion 400 is provided for the read pixel 200 and the reference pixel 300. Switches SW1 to SW9 are provided in the pixel peripheral portion 400, and the switches SW1 to SW9 perform a switching operation to switch between reading in the differential mode and reading in the SF mode.

具体的には、差動モードでの読み出しを行う場合には、読出画素200に対し、スイッチSW1がスイッチング動作を行うことで、増幅トランジスタ214のソースに接続された読出し側垂直電流供給線62Sが、負荷MOS回路72に接続される。さらに、読出画素200に対し、スイッチSW8がスイッチング動作を行うことで、読出し側垂直リセット入力線61Sが、読出し側垂直信号線22Sに接続される。 Specifically, when reading in the differential mode, the switch SW1 performs a switching operation on the read pixel 200, so that the read-side vertical current supply line 62S connected to the source of the amplification transistor 214 is connected. , Connected to the load MOS circuit 72. Further, the switch SW8 performs a switching operation on the read pixel 200, so that the read side vertical reset input line 61S is connected to the read side vertical signal line 22S.

また、差動モードでの読み出しを行う場合には、参照画素300に対し、スイッチSW4がスイッチング動作を行うことで、増幅トランジスタ314のソースに接続された参照側垂直電流供給線62Rが、負荷MOS回路72に接続される。さらに、参照画素300に対し、スイッチSW9がスイッチング動作を行うことで、参照側垂直リセット入力線61Rが、参照側垂直信号線22Rに接続される。 Further, when reading in the differential mode, the switch SW4 performs a switching operation with respect to the reference pixel 300, so that the reference side vertical current supply line 62R connected to the source of the amplification transistor 314 is loaded with MOS. It is connected to the circuit 72. Further, the switch SW9 performs a switching operation with respect to the reference pixel 300, so that the reference side vertical reset input line 61R is connected to the reference side vertical signal line 22R.

画素周辺部400は、読出し側PMOSトランジスタ711Sと参照側PMOSトランジスタ711Rからなるカレントミラー回路71を有している。 The pixel peripheral portion 400 has a current mirror circuit 71 including a readout-side PMOS transistor 711S and a reference-side PMOS transistor 711R.

画素周辺部400において、スイッチSW2及びスイッチSW3がスイッチング動作を行うことで、読出し側垂直信号線22Sは、カレントミラー回路71の読出し側PMOSトランジスタ711Sのドレインに接続される。一方で、画素周辺部400において、スイッチSW5及びスイッチSW6がスイッチング動作を行うことで、参照側垂直信号線22Rは、カレントミラー回路71の参照側PMOSトランジスタ711Rのドレイン及びゲート、並びに読出し側PMOSトランジスタ711Sのゲートに接続される。なお、差動モードでの読み出しを行う場合には、スイッチSW7はオン状態とされる。 When the switch SW2 and the switch SW3 perform a switching operation in the pixel peripheral portion 400, the read-side vertical signal line 22S is connected to the drain of the read-side PMOS transistor 711S of the current mirror circuit 71. On the other hand, in the pixel peripheral portion 400, the switch SW5 and the switch SW6 perform a switching operation, so that the reference side vertical signal line 22R is the drain and gate of the reference side PMOS transistor 711R of the current mirror circuit 71, and the read side PMOS transistor. It is connected to the gate of 711S. When reading in the differential mode, the switch SW7 is turned on.

このように、画素周辺部400のスイッチSW1ないしSW9がスイッチング動作を行うことで、読出画素200の増幅トランジスタ214と、参照画素300の増幅トランジスタ314とが、差動増幅器を構成して、差動モードでの読み出しが行われる。これにより、読出画素200の光電変換部211で検出された信号電荷に応じた電圧信号が、読出し側垂直信号線22S(及び出力端子73)を介して、カラム信号処理回路13(図1)のAD変換器(ADC)に出力される。 In this way, the switches SW1 to SW9 of the pixel peripheral portion 400 perform the switching operation, so that the amplification transistor 214 of the read pixel 200 and the amplification transistor 314 of the reference pixel 300 form a differential amplifier to make a differential. Read in mode is performed. As a result, the voltage signal corresponding to the signal charge detected by the photoelectric conversion unit 211 of the read pixel 200 is transmitted to the column signal processing circuit 13 (FIG. 1) via the read-side vertical signal line 22S (and the output terminal 73). It is output to the AD converter (ADC).

また、画素周辺部400のスイッチSW1ないしSW9を切り替えることで、読出画素200と参照画素300とを入れ替えることができるため、余分な画素を増やすことなく、画素アレイ部11に配置された全画素を読み出すことが可能となる。 Further, since the read pixel 200 and the reference pixel 300 can be exchanged by switching the switches SW1 to SW9 of the pixel peripheral portion 400, all the pixels arranged in the pixel array portion 11 can be replaced without increasing the extra pixels. It can be read.

なお、図4に示した差動モードでの読み出しを行う画素アンプの構成では、画素アレイ部11で、読出画素200と参照画素300とが同一の行内に横配置されている場合を例示したが、例えば、読出画素200と参照画素300とが同一の列内に縦配置されるようにするなど、読出画素200と参照画素300との配置関係は、任意である。 In the configuration of the pixel amplifier for reading in the differential mode shown in FIG. 4, the case where the read pixels 200 and the reference pixels 300 are horizontally arranged in the same row in the pixel array unit 11 is illustrated. For example, the arrangement relationship between the reading pixel 200 and the reference pixel 300 is arbitrary, such as allowing the reading pixel 200 and the reference pixel 300 to be vertically arranged in the same row.

(SFモード)
図5は、SFモードでの読み出しを行う画素アンプの構成例を示す回路図である。
(SF mode)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a pixel amplifier that reads in the SF mode.

図5において、読出画素200、参照画素300、及び画素周辺部400は、図4に示した構成と同様に構成されるが、画素周辺部400のスイッチSW1ないしSW9がスイッチング動作を行うことで、動作モードが、差動モードからSFモードに切り替えられている。 In FIG. 5, the read pixel 200, the reference pixel 300, and the pixel peripheral portion 400 are configured in the same manner as shown in FIG. 4, but the switches SW1 to SW9 of the pixel peripheral portion 400 perform a switching operation. The operation mode has been switched from differential mode to SF mode.

具体的には、SFモードでの読み出しを行う場合には、読出画素200に対し、スイッチSW1がスイッチング動作を行うことで、増幅トランジスタ214のソースに接続された読出し側垂直電流供給線62が電源電圧Vddに接続され、垂直信号線22が負荷MOS回路72に接続される。さらに、読出画素200に対し、スイッチSW8がスイッチング動作を行うことで、垂直リセット入力線61が、電源電圧Vddに接続される。 Specifically, when reading in the SF mode, the switch SW1 performs a switching operation on the read pixel 200, so that the read-side vertical current supply line 62 connected to the source of the amplification transistor 214 powers the power supply. It is connected to the voltage Vdd and the vertical signal line 22 is connected to the load MOS circuit 72. Further, the switch SW8 performs a switching operation on the read pixel 200, so that the vertical reset input line 61 is connected to the power supply voltage Vdd.

同様に、SFモードでの読み出しを行う場合には、読出画素300に対し、スイッチSW4がスイッチング動作を行うことで、増幅トランジスタ314のソースに接続された読出し側垂直電流供給線62が電源電圧Vddに接続され、垂直信号線22が負荷MOS回路72に接続される。さらに、読出画素300に対し、スイッチSW9がスイッチング動作を行うことで、垂直リセット入力線61が、電源電圧Vddに接続される。 Similarly, when reading in the SF mode, the switch SW4 performs a switching operation with respect to the read pixel 300, so that the read-side vertical current supply line 62 connected to the source of the amplification transistor 314 has a power supply voltage Vdd. And the vertical signal line 22 is connected to the load MOS circuit 72. Further, the switch SW9 performs a switching operation on the read pixel 300, so that the vertical reset input line 61 is connected to the power supply voltage Vdd.

また、画素周辺部400においては、スイッチSW2,SW3と、スイッチSW5,SW6が、スイッチング動作を行うことで、読出し側PMOSトランジスタ711Sと、参照側PMOSトランジスタ711Rとの接続が解除され、差動モード用のカレントミラー回路71が切り離される。なお、SFモードでの読み出しを行う場合には、スイッチSW7はオフ状態とされる。 Further, in the pixel peripheral portion 400, the switches SW2 and SW3 and the switches SW5 and SW6 perform a switching operation, so that the connection between the read side MIMO transistor 711S and the reference side MIMO transistor 711R is released, and the differential mode is performed. The current mirror circuit 71 for use is disconnected. When reading in SF mode, switch SW7 is turned off.

このように、画素周辺部400のスイッチSW1ないしSW9がスイッチング動作を行うことで、読出画素200の増幅トランジスタ214と、読出画素300の増幅トランジスタ314とが別個に(1列ごとに)、ソースフォロア反転増幅器を構成して、SFモードでの読み出しが行われる。これにより、読出画素200(300)の光電変換部211(311)で検出された信号電荷に応じた電圧信号が、垂直信号線22を介して、カラム信号処理回路13(図1)のAD変換器(ADC)に出力される。 In this way, by switching the switches SW1 to SW9 of the pixel peripheral portion 400, the amplification transistor 214 of the read pixel 200 and the amplification transistor 314 of the read pixel 300 are separated (for each row) from the source follower. An inverting amplifier is configured to read in SF mode. As a result, the voltage signal corresponding to the signal charge detected by the photoelectric conversion unit 211 (311) of the read pixel 200 (300) is AD-converted by the column signal processing circuit 13 (FIG. 1) via the vertical signal line 22. It is output to the device (ADC).

以上のように、画素周辺部400において、スイッチSW1ないしSW9がスイッチング動作を行うことで、差動モードでの読み出しと、SFモードでの読み出しとを、容易に切り替えることができる。例えば、明時において、ダイナミックレンジの大きいソースフォロア型の読み出しに切り替えることができる。 As described above, when the switches SW1 to SW9 perform the switching operation in the pixel peripheral portion 400, the reading in the differential mode and the reading in the SF mode can be easily switched. For example, at light time, it is possible to switch to a source follower type read with a large dynamic range.

<3.増幅トランジスタの構造の例> <3. Example of amplification transistor structure>

ところで、画素アンプにおいては、差動モードでの読み出しと、SFモードでの読み出しとを切り替え可能な構成を採用する場合に、それらのモードごとに、増幅トランジスタ214(314)における電流の流れる向きが異なるような構成となることが想定され、その場合には、電流の向きに応じて各種の特性が変動することになる。そこで、以下、本技術を適用した増幅トランジスタの構造として、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応した増幅トランジスタ214の構造について説明する。 By the way, in the pixel amplifier, when a configuration capable of switching between reading in the differential mode and reading in the SF mode is adopted, the direction in which the current flows in the amplification transistor 214 (314) is determined for each of these modes. It is assumed that the configurations will be different, and in that case, various characteristics will fluctuate depending on the direction of the current. Therefore, as the structure of the amplification transistor to which the present technology is applied, the structure of the amplification transistor 214 corresponding to the fluctuation of the characteristics according to the direction in which the current flows will be described below.

(構造の例)
図6は、本技術を適用した増幅トランジスタの構造の例を示す断面図である。図6においては、増幅トランジスタ214の断面構造を示しているが、そこに表記されたソース(Source)とドレイン(Drain)は、差動モードにおける電流方向での端子名に対応している。
(Example of structure)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the structure of an amplification transistor to which the present technology is applied. In FIG. 6, the cross-sectional structure of the amplification transistor 214 is shown, and the Source and Drain described therein correspond to the terminal names in the current direction in the differential mode.

増幅トランジスタ214においては、ソース側にLDD214B−Sが形成され、ドレイン側にLDD214B−Dが形成され、LDD214B−SとLDD214B−Dのそれぞれが、ゲート(Gate)とオーバーラップしている構造となる。また、ゲートに対しては、酸化膜214Aが形成されている。 In the amplification transistor 214, LDD214B-S is formed on the source side, LDD214B-D is formed on the drain side, and each of LDD214B-S and LDD214B-D has a structure that overlaps with the gate. .. Further, an oxide film 214A is formed on the gate.

ここで、LDD(Lightly Doped Drain)は、ドレインとソースの近傍に、より薄い不純物を重ねて拡散させた構造である。ソース側のLDD214B−Sとドレイン側のLDD214B−Dは、例えば、n型の領域に不純物を注入することで形成される。 Here, LDD (Lightly Doped Drain) is a structure in which thinner impurities are layered and diffused in the vicinity of the drain and the source. The LDD214B-S on the source side and the LDD214B-D on the drain side are formed, for example, by injecting impurities into the n-type region.

また、ソース側のLDD214B−Sとドレイン側のLDD214B−Dを形成する不純物は、同一の不純物であることは勿論、異なる不純物であってもよい。なお、ソースを形成する領域(第1の領域)、及びドレインを形成する領域(第2の領域)は、例えば、n型の領域であって、リン(P)等の不純物を含むようにすることができる。 Further, the impurities forming the LDD214B-S on the source side and the LDD214B-D on the drain side may be different impurities as well as the same impurities. The region forming the source (first region) and the region forming the drain (second region) are, for example, n-type regions and contain impurities such as phosphorus (P). be able to.

同一の不純物を用いる場合には、例えば、ソース側のLDD214B−Sの領域、及びドレイン側のLDD214B−Dの領域のそれぞれに、ヒ素(As)又はリン(P)等の不純物を用いることができる。 When the same impurities are used, for example, impurities such as arsenic (As) or phosphorus (P) can be used in each of the region of LDD214B-S on the source side and the region of LDD214B-D on the drain side. ..

一方で、異なる不純物を用いる場合には、例えば、ソース側のLDD214B−Sには、不純物として、拡散速度がドレイン側の不純物よりも遅いイオン種を用いることができる。また、例えば、ドレイン側のLDD214B−Dには、不純物として、拡散速度がソース側の不純物よりも速いイオン種を用いることができる。より具体的には、ソース側のLDD214B−Sの領域に、例えばヒ素(As)等の拡散の遅い不純物を用い、ドレイン側のLDD214B−Dの領域に、例えばリン(P)等の拡散の速い不純物を用いることができる。 On the other hand, when different impurities are used, for example, for the LDD214B-S on the source side, an ion species having a diffusion rate slower than that of the impurities on the drain side can be used as the impurities. Further, for example, for the LDD214B-D on the drain side, an ion species having a diffusion rate faster than that of the impurity on the source side can be used as an impurity. More specifically, a slow-diffusing impurity such as arsenic (As) is used in the region of LDD214B-S on the source side, and a fast-diffusing impurity such as phosphorus (P) is used in the region of LDD214B-D on the drain side. Impurities can be used.

また、増幅トランジスタ214において、LDD214B−SとLDD214B−Dとは、左右で非対称なLDD構造となっている。すなわち、ドレイン側のLDD214B−Dのゲートの下側へのオーバーラップ長(ΔXd)が、ソース側のLDD214B−Sのゲートの下側へのオーバーラップ長(ΔXs)よりも短く、かつ、ドレイン側のLDD214B−Dの接合深さ(ΔZd)が、ソース側のLDD214B−Sの接合深さ(ΔZs)よりも深い構造を有している。 Further, in the amplification transistor 214, the LDD214B-S and the LDD214B-D have a left-right asymmetric LDD structure. That is, the overlap length (ΔXd) of the LDD214B-D on the drain side to the lower side of the gate is shorter than the overlap length (ΔXs) of the LDD214B-S on the source side to the lower side of the gate, and the drain side. The LDD214B-D in the above has a structure in which the bonding depth (ΔZd) is deeper than the bonding depth (ΔZs) of the LDD214B-S on the source side.

ここでは、ゲート端(図中の縦方向の一点鎖線)を原点0としたとき、下記の式(1)、かつ、式(2)の関係が満たされる。 Here, when the origin is 0 at the gate end (one-dot chain line in the vertical direction in the figure), the following equations (1) and (2) are satisfied.

ΔZd > ΔZs ・・・(1) ΔZd> ΔZs ・ ・ ・ (1)

0 ≦ ΔXd < ΔXs ・・・(2) 0 ≤ ΔXd <ΔXs ・ ・ ・ (2)

なお、LDD214B−SとLDD214B−Dの接合深さ(ΔZs,ΔZd)として、ゲートとオーバーラップしている部分の深さをそれぞれ、ΔZs’,ΔZd’とすれば、上述した式(1)、かつ、式(2)の関係とともに、下記の式(3)の関係も満たしているとも言える。 If the bonding depths (ΔZs, ΔZd) of LDD214B-S and LDD214B-D are ΔZs'and ΔZd', respectively, and the depths of the portions overlapping with the gate are ΔZs'and ΔZd', the above equations (1) and Moreover, it can be said that the relation of the following formula (3) is satisfied as well as the relation of the formula (2).

ΔZd’ > ΔZs’ ・・・(3) ΔZd'> ΔZs' ・ ・ ・ (3)

以上のように、増幅トランジスタ214においては、ドレイン側のLDDのゲートの下側への回り込み量(オーバーラップ量)を最小限にして、かつ、ドレイン側のLDDの接合深さをソース側のLDDの接合深さよりも深くなるように設計することで、他の特性を悪化させることなく、PRNU(Photo Response Non Uniformity)やRTN(Random Telegraph Signal)を改善することができるようにしている。 As described above, in the amplification transistor 214, the amount of wraparound (overlap amount) of the LDD on the drain side to the lower side of the gate is minimized, and the junction depth of the LDD on the drain side is set to the LDD on the source side. By designing it to be deeper than the junction depth of, PRNU (Photo Response Non Uniformity) and RTN (Random Telegraph Signal) can be improved without deteriorating other characteristics.

なお、図6においては、増幅トランジスタ214の断面構造として、ソース(Source)とドレイン(Drain)を、差動モードにおける電流方向での端子名に対応するようにし、その電流の向きは、図中の左側から右側に向かう方向とされるが、SFモードの場合の電流の向きはその反対の向きとされる。 In FIG. 6, as the cross-sectional structure of the amplification transistor 214, the source and the drain are made to correspond to the terminal names in the current direction in the differential mode, and the directions of the currents are shown in the figure. The direction is from the left side to the right side of the current, but the direction of the current in the SF mode is the opposite.

(製法の例)
次に、増幅トランジスタ214の製造方法について説明する。ここでは、一般的な増幅トランジスタの製造方法のプロセスと、本技術を適用した増幅トランジスタの製造方法のプロセスとの違いを明確にするために、図7ないし図10を参照して一般的な増幅トランジスタの製造方法を説明した後に、図11及び図12を参照して、本技術を適用した増幅トランジスタの製造方法について説明する。
(Example of manufacturing method)
Next, a method of manufacturing the amplification transistor 214 will be described. Here, in order to clarify the difference between the process of the general method for manufacturing the amplification transistor and the process of the method of manufacturing the amplification transistor to which the present technology is applied, the general amplification is referred to with reference to FIGS. 7 to 10. After explaining the method for manufacturing the transistor, the method for manufacturing the amplification transistor to which the present technology is applied will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

(一般的な製法)
まず、図7ないし図10を参照しながら、一般的な増幅トランジスタの製造方法を説明する。
(General manufacturing method)
First, a general method for manufacturing an amplification transistor will be described with reference to FIGS. 7 to 10.

図7に示すように、第1の工程では、化学蒸着法(CVD:Chemical Vapor Deposition)等が行われ、シリコン(Si)基板上に、酸化膜(SiO2)と多結晶シリコン(Poly)が形成される(図7のA)。続いて、第2の工程では、酸化膜と多結晶シリコンがエッチングされ、ゲートが形成される(図7のB)。ここでは、ゲート酸化膜となる部分を除いた部分の酸化膜の一部が残されているが、第3の工程では、DHF(希フッ酸)処理によって、その酸化膜の一部が剥離される(図7のC)。As shown in FIG. 7, in the first step, a chemical vapor deposition (CVD) or the like is performed, and an oxide film (SiO 2 ) and polycrystalline silicon (Poly) are formed on a silicon (Si) substrate. It is formed (A in FIG. 7). Subsequently, in the second step, the oxide film and polycrystalline silicon are etched to form a gate (B in FIG. 7). Here, a part of the oxide film is left except for the part that becomes the gate oxide film, but in the third step, a part of the oxide film is peeled off by the DHF (dilute hydrofluoric acid) treatment. (C in FIG. 7).

また、図8に示すように、第4の工程では、熱酸化処理が行われ、全面に酸化膜が形成される(図8のD)。続いて、第5の工程では、イオン注入が行われ、ソース側の領域とドレイン側の領域のそれぞれに、不純物としてヒ素(As)が注入される(図8のE)。続いて、第6の工程では、イオン注入後の全面に、SiO膜が形成される(図8のF)。 Further, as shown in FIG. 8, in the fourth step, a thermal oxidation treatment is performed to form an oxide film on the entire surface (D in FIG. 8). Subsequently, in the fifth step, ion implantation is performed, and arsenic (As) is implanted as an impurity into each of the source side region and the drain side region (E in FIG. 8). Subsequently, in the sixth step, a SiO film is formed on the entire surface after ion implantation (F in FIG. 8).

さらに、図9に示すように、第7の工程では、サイドウォール膜成長が行われ、全面に窒化膜(SiN)が形成される(図9のG)。続いて、第8の工程では、サイドウォールエッチング(エッチバック)が行われ、ゲートの側壁にのみ、窒化膜が残される(図9のH)。ここでは、ソース側の領域とドレイン側の領域に、酸化膜の一部が残されているが、第9の工程では、DHF処理によって、その酸化膜の一部が剥離される(図9のI)。 Further, as shown in FIG. 9, in the seventh step, sidewall film growth is performed to form a nitride film (SiN) on the entire surface (G in FIG. 9). Subsequently, in the eighth step, sidewall etching (etchback) is performed, and a nitride film is left only on the side wall of the gate (H in FIG. 9). Here, a part of the oxide film is left in the region on the source side and the region on the drain side, but in the ninth step, a part of the oxide film is peeled off by the DHF treatment (FIG. 9). I).

また、図10に示すように、第10の工程では、ゲートの側壁の窒化膜形成後の全面に、SiO膜が形成される(図10のJ)。続いて、第11の工程では、シリコン基板のn型の領域に、不純物としてリン(P)が注入され、ソースとドレインが形成される(図10のK)。その後、ゲート、ソース、ドレインのシリサイド化や、配線などの工程が行われることで、一般的な増幅トランジスタが完成する(図10のL)。 Further, as shown in FIG. 10, in the tenth step, a SiO film is formed on the entire surface of the side wall of the gate after the nitride film is formed (J in FIG. 10). Subsequently, in the eleventh step, phosphorus (P) is injected as an impurity into the n-type region of the silicon substrate to form a source and a drain (K in FIG. 10). After that, steps such as silicidization of the gate, source, and drain, and wiring are performed to complete a general amplification transistor (L in FIG. 10).

図10のLに示すように、一般的な増幅トランジスタは、ソース側とドレイン側に、LDDが形成されているが、ソース側のLDDのオーバーラップ長(ΔXs)と、ドレイン側のLDDのオーバーラップ長(ΔXd)とは、同一の長さとなる。また、ソース側のLDDの接合深さ(ΔZs)と、ドレイン側の接合深さ(ΔZd)とは、同一の深さとなる。 As shown in L of FIG. 10, in a general amplification transistor, LDDs are formed on the source side and the drain side, but the overlap length (ΔXs) of the LDD on the source side and the LDD on the drain side are over. The lap length (ΔXd) is the same length. Further, the bonding depth (ΔZs) of the LDD on the source side and the bonding depth (ΔZd) on the drain side are the same depth.

すなわち、一般的な増幅トランジスタの構造では、下記の式(4)、かつ、式(5)の関係が満たされる。 That is, in the structure of a general amplification transistor, the relationship of the following equation (4) and equation (5) is satisfied.

ΔZs = ΔZd ・・・(4) ΔZs = ΔZd ・ ・ ・ (4)

ΔXs = ΔXd ・・・(5) ΔXs = ΔXd ・ ・ ・ (5)

(本技術の製法)
次に、図11及び図12を参照しながら、本技術を適用した増幅トランジスタの製造方法を説明する。ただし、本技術を適用した増幅トランジスタの製造方法(本技術の製法)の工程において、上述した一般的な増幅トランジスタの製造方法(一般的な製法)の工程と同様の工程については、その説明を適宜省略するものとする。
(Manufacturing method of this technology)
Next, a method of manufacturing an amplification transistor to which the present technology is applied will be described with reference to FIGS. 11 and 12. However, in the process of the amplification transistor manufacturing method (manufacturing method of this technology) to which this technology is applied, the same steps as the above-mentioned general amplification transistor manufacturing method (general manufacturing method) step will be described. It shall be omitted as appropriate.

本技術の製法においては、上述した一般的な製法と同様に、第1の工程ないし第4の工程が行われ、シリコン(Si)基板上に形成された酸化膜(SiO2)と多結晶シリコン(Poly)がエッチングされてゲートが形成される(図7のAないし図8のD)。In the manufacturing method of the present technology, the first step to the fourth step is performed in the same manner as the general manufacturing method described above, and the oxide film (SiO 2 ) and polycrystalline silicon formed on the silicon (Si) substrate are performed. (Poly) is etched to form a gate (A in FIG. 7 to D in FIG. 8).

その後、本技術の製法においては、第5の工程ないし第7の工程が行われるが、これらの工程は、上述した一般的な製法の第5の工程ないし第6の工程とは、特に、イオン注入の工程を、ソース側とドレイン側で別々の工程として行う点で異なっている。 After that, in the production method of the present technology, the fifth step to the seventh step is performed, and these steps are different from the fifth step to the sixth step of the general manufacturing method described above, in particular, ion implantation. The difference is that the implantation process is performed as a separate process on the source side and the drain side.

すなわち、図11に示すように、本技術の製法の第5の工程では、ソース側のイオン注入を行うに際し、シリコン基板に形成されるドレイン側の領域と、ゲートの一部の領域に被覆されたフォトレジスト901が保護材(マスク)の役割を果たすようにすることで、ソース側の領域に、ヒ素(As)が注入される(図11のE')。 That is, as shown in FIG. 11, in the fifth step of the manufacturing method of the present technology, when the source side ion implantation is performed, the drain side region formed on the silicon substrate and a part region of the gate are covered. By allowing the photoresist 901 to act as a protective material (mask), arsenic (As) is implanted into the region on the source side (E'in FIG. 11).

続いて、第6の工程では、ソース側のイオン注入後の全面にSiO膜が形成される(図11のF')。なお、このSiO膜が、ドレイン側のイオン注入の際に、LDDの不純物(ヒ素(As))が、ゲート(多結晶シリコン(Poly))の下側に回り込まないようなスペーサとして、オフセットさせる機能を有している。 Subsequently, in the sixth step, a SiO film is formed on the entire surface of the source side after ion implantation (F'in FIG. 11). The SiO film has a function of offsetting as a spacer so that impurities (arsenic (As)) of LDD do not wrap around under the gate (polycrystalline silicon (Poly)) when ion implantation is performed on the drain side. have.

そして、第7の工程では、ドレイン側のイオン注入を行うに際し、シリコン基板に形成されるソース側の領域と、ゲートの一部の領域に被覆されたフォトレジスト901が保護材(マスク)の役割を果たすようにすることで、ドレイン側の領域に、ヒ素(As)が注入される(図11のE'')。ここでは、第6の工程で形成されSiO膜(ゲートのドレイン側の側壁のSiO膜)がスペーサとなることで、ドレイン側のLDDの不純物であるヒ素(As)が、ゲート(多結晶シリコン(Poly))の下側に回り込まないようにしている。 Then, in the seventh step, when the ion implantation on the drain side is performed, the photoresist 901 covered with the region on the source side formed on the silicon substrate and a part of the region of the gate serves as a protective material (mask). Arsenic (As) is implanted into the drain side region (E'' in FIG. 11). Here, the SiO film (SiO film on the side wall on the drain side of the gate) formed in the sixth step serves as a spacer, so that the arsenic (As), which is an impurity of the LDD on the drain side, becomes the gate (polycrystalline silicon (polycrystalline silicon). I try not to go around to the underside of Poly)).

すなわち、ここでは、ヒ素(As)の拡散長に対応したスペーサを設けることで、ドレイン側のイオン注入時にヒ素が拡散したときに、拡散したヒ素が多結晶シリコン(Poly)の下側に回り込まないようにすることができる(いわば寸止めすることができる)。例えば、ヒ素の拡散長が数十nmであるとすれば、スペーサの幅もそれに合わせた幅(ヒ素の拡散長と同一の幅)とすればよい。なお、ここでは、例えばリン(P)などの他の不純物を用いる場合には、その不純物の拡散長に合わせたスペーサを設けるようにすればよい。また、ここでは、寸止めに限らず、上述した式(2)の関係を満たしていればよい。 That is, here, by providing a spacer corresponding to the diffusion length of arsenic (As), when arsenic diffuses during ion implantation on the drain side, the diffused arsenic does not wrap around to the lower side of polycrystalline silicon (Poly). Can be done (so to speak, it can be stopped). For example, if the diffusion length of arsenic is several tens of nm, the width of the spacer may be set to match the width (the same width as the diffusion length of arsenic). Here, when other impurities such as phosphorus (P) are used, a spacer may be provided according to the diffusion length of the impurities. Further, here, it is not limited to the size stop, and it is sufficient that the relationship of the above-mentioned equation (2) is satisfied.

このように、本技術の製法では、イオン注入に際して不純物が拡散するのを見越して、不純物の拡散長に合わせたスペーサを設けている。つまり、上述した一般的な製法の場合には、ゲート(多結晶シリコン(Poly))の際でヒ素(As)の注入を行っているため(図8のE)、拡散したヒ素が多結晶シリコン(Poly)の下側に回り込んでしまうが、本技術の製法では、ヒ素(As)の拡散長に合わせたスペーサを設けることで、拡散したヒ素が、多結晶シリコン(Poly)の際で寸止めされるようにしてその下側に回り込まないようにしている。 As described above, in the manufacturing method of the present technology, spacers are provided according to the diffusion length of impurities in anticipation of the diffusion of impurities during ion implantation. That is, in the case of the above-mentioned general manufacturing method, since arsenic (As) is injected at the gate (polycrystalline silicon (Poly)) (E in FIG. 8), the diffused arsenic is polycrystalline silicon. It wraps around to the underside of (Poly), but in the manufacturing method of this technology, by providing a spacer that matches the diffusion length of arsenic (As), the diffused arsenic is dimensioned when it is polycrystalline silicon (Poly). I try to stop it so that it doesn't wrap around underneath.

ただし、ここでは、ランダムノイズ(RN:Random Noise)の観点から、サイドウォール(SW:Side Wall)下の表面のN濃度は、上述した一般的な製法と同等以上とすることが必須の条件とされる。つまり、本技術の製法では、ヒ素(As)の拡散長に合わせたスペーサ(SiO膜)を設けることでその分だけスルー膜も増えるため、SiO膜が形成されている場合に(SiO膜越しに)、ドレイン側のLDDを形成するに際してこの条件を満たすためには、高エネルギーで、かつ、高ドーズ量とする必要がある。 However, here, from the viewpoint of random noise (RN: Random Noise), it is essential that the N concentration of the surface under the sidewall (SW: Side Wall) is equal to or higher than the above-mentioned general manufacturing method. Will be done. In other words, in the manufacturing method of this technology, by providing a spacer (SiO film) that matches the diffusion length of arsenic (As), the through film increases by that amount, so when the SiO film is formed (through the SiO film). ), In order to satisfy this condition when forming the LDD on the drain side, it is necessary to have high energy and a high dose amount.

その結果として、ドレイン側の領域では、ソース側の領域とは拡散長が異なって、ドレイン側のLDDの接合深さが、ソース側のLDDの接合深さよりも深くなることになる。換言すれば、このような工程を経ると、必然的にドレイン側のLDDの接合深さは深くなると言える。 As a result, the diffusion length of the drain side region is different from that of the source side region, and the bonding depth of the LDD on the drain side is deeper than the bonding depth of the LDD on the source side. In other words, it can be said that the bonding depth of the LDD on the drain side inevitably increases after such a process.

本技術の製法においては、第8の工程ないし第12の工程として、上述した一般的な製法における第7の工程ないし第11の工程と同様の工程が行われ、ゲートの側壁に窒化膜が形成された後に(図9のGないし図9のI)、シリコン基板のn型の領域に、不純物としてリン(P)が注入されることで、ソースとドレインが形成される(図10のJないし図10のK)。その後、ゲート、ソース、ドレインのシリサイド化や、配線などの工程が行われることで、本技術を適用した増幅トランジスタが完成する(図12のL')。 In the manufacturing method of the present technology, as the eighth step to the twelfth step, the same steps as the seventh step to the eleventh step in the above-mentioned general manufacturing method are performed, and a nitride film is formed on the side wall of the gate. After this (G in FIG. 9 to I in FIG. 9), phosphorus (P) is injected as an impurity into the n-type region of the silicon substrate to form a source and a drain (J to J in FIG. 10). K in FIG. 10). After that, steps such as silicidization of the gate, source, and drain, and wiring are performed to complete an amplification transistor to which the present technology is applied (L'in FIG. 12).

図12のL'に示すように、本技術を適用した増幅トランジスタは、ソース側とドレイン側に、LDDが形成されているが、ドレイン側のLDDのオーバーラップ長(ΔXd)は、ソース側のLDDのオーバーラップ長(ΔXs)よりも短くなる。また、ドレイン側のLDDの接合深さ(ΔZd)は、ソース側のLDDの接合深さ(ΔZs)よりも深くなる。 As shown in L'in FIG. 12, in the amplification transistor to which this technique is applied, LDDs are formed on the source side and the drain side, but the overlap length (ΔXd) of the LDDs on the drain side is on the source side. It is shorter than the overlap length (ΔXs) of the LDD. Further, the bonding depth (ΔZd) of the LDD on the drain side is deeper than the bonding depth (ΔZs) of the LDD on the source side.

すなわち、本技術を適用した増幅トランジスタでは、上述した式(1)、かつ、式(2)の関係が満たされる。なお、ここでは、上述したように、ソース側とドレイン側の接合深さ(ΔZs,ΔZd)として、ゲートとオーバーラップしている部分を、ΔZs’,ΔZd’とすれば、上述した式(3)の関係も満たしている。 That is, in the amplification transistor to which this technique is applied, the relationship of the above-mentioned equation (1) and equation (2) is satisfied. Here, as described above, if the junction depth (ΔZs, ΔZd) between the source side and the drain side is defined as ΔZs', ΔZd', where the portion overlapping with the gate is defined as ΔZs', ΔZd', the above-mentioned equation (3) ) Is also satisfied.

(本技術の効果)
本技術を適用した増幅トランジスタの構造を採用することで、特に、次の4つの効果が得られる。
(Effect of this technology)
By adopting the structure of the amplification transistor to which this technology is applied, the following four effects can be obtained in particular.

(A)差動モード時のPRNUの改善
(B)差動モード時の変換効率の向上
(C)RTSの改善
(D)ドレイン抵抗の低減
(A) Improvement of PRNU in differential mode (B) Improvement of conversion efficiency in differential mode (C) Improvement of RTS (D) Reduction of drain resistance

ここでは、図13に示した増幅トランジスタ214の構造を参照しながら、(A)ないし(D)の4つの効果の詳細を説明する。ただし、図13においては、差動モード時のドレイン側のゲートのオーバーラップ容量を、Cgdで表している。また、図13においては、ゲートの下側における電子(e-)の流れを図中の実線又は点線の矢印で表している。Here, the details of the four effects (A) to (D) will be described with reference to the structure of the amplification transistor 214 shown in FIG. However, in FIG. 13, the overlap capacitance of the gate on the drain side in the differential mode is represented by C gd. Further, in FIG. 13, the flow of electrons (e-) under the gate is represented by a solid line or a dotted line arrow in the figure.

(A)差動モード時のPRNUの改善
第1の効果として、増幅トランジスタ214の構造を採用することで、差動モード時のドレイン側のゲートのオーバーラップ容量Cgdが低減し、PRNU(Photo Response Non Uniformity)を改善することができる。
(A) Improvement of PRNU in differential mode As the first effect, by adopting the structure of amplification transistor 214, the overlap capacitance C gd of the gate on the drain side in differential mode is reduced, and PRNU (Photo) Response Non Uniformity) can be improved.

ここで、差動モードでの駆動は、SFモードでの駆動に比べて、高い変換効率を得ることができる。差動モード時の変換効率は、下記の式(6)により表すことができる。 Here, driving in the differential mode can obtain higher conversion efficiency than driving in the SF mode. The conversion efficiency in the differential mode can be expressed by the following equation (6).

Figure 2020026892
Figure 2020026892

なお、式(6)において、Cfd_totalはFD(Floating Diffusion)容量を表し、Avはオープンループゲインを表し、Cgdはドレイン側のゲートのオーバーラップ容量を表し、Cfd_vslはFDノードと垂直信号線(VSL)間の配線容量を表している。In equation (6), C fd_total represents the FD (Floating Diffusion) capacitance, Av represents the open loop gain, C gd represents the overlap capacitance of the gate on the drain side, and C fd_vsl represents the FD node and the vertical signal. Represents the wiring capacitance between wires (VSL).

また、変換効率が高い差動画素アンプでは、変換効率のバラツキの影響を受けやすく、変換効率のバラツキに起因した信号出力のバラツキが増大する。ここで、画素アレイ部11に2次元状に配置される各画素の列方向に設けられる、垂直信号線(VSL)の出力信号のバラツキは、一般的に、PRNUという量で表される。 Further, in a differential pixel amplifier having high conversion efficiency, it is easily affected by the variation in conversion efficiency, and the variation in signal output due to the variation in conversion efficiency increases. Here, the variation in the output signal of the vertical signal line (VSL) provided in the column direction of each pixel arranged two-dimensionally in the pixel array unit 11 is generally expressed by an amount called PRNU.

このように、差動モードでは、高い変換効率で信号電荷を読み出すことができるが、オーバーラップ容量Cgdのバラツキを抑制することで、変換効率のバラツキ、すなわち、感度不均一性(PRNU)を下げることができる。一方で、オーバーラップ容量Cgdのバラツキを抑制するためには、ドレイン側のLDD214B−Dのオーバーラップ長(ΔXd)を短くすることが最も効果的である。また、オーバーラップ容量Cgdは、LDDによるゲートのオーバーラップ容量成分が支配的で、オーバーラップ容量Cgdのバラツキを抑制するためには、ドレイン側のLDD214B−Dのゲートのオーバーラップ量を下げることが最も効果的である。In this way, in the differential mode, the signal charge can be read out with high conversion efficiency, but by suppressing the variation in the overlap capacitance C gd , the variation in conversion efficiency, that is, the sensitivity non-uniformity (PRNU) can be reduced. Can be lowered. On the other hand, in order to suppress the variation in the overlap capacity C gd , it is most effective to shorten the overlap length (ΔXd) of the LDD214BD on the drain side. Further, the overlap capacitance C gd is dominated by the overlap capacitance component of the gate due to the LDD, and in order to suppress the variation of the overlap capacitance C gd , the overlap amount of the gate of the LDD214BD on the drain side is reduced. Is the most effective.

増幅トランジスタ214においては、上述の式(2)で表すように、ドレイン側のLDD214B−Dのオーバーラップ長(ΔXd)を短くして(ドレイン側のゲートのオーバーラップ量を下げて)オーバーラップ容量Cgd(のバラツキ)を低減する(Cgdの絶対値を下げる)ことができるため、結果として、PRNUを改善することができる。In the amplification transistor 214, as expressed by the above equation (2), the overlap length (ΔXd) of the LDD214BD on the drain side is shortened (the overlap amount of the gate on the drain side is reduced) to reduce the overlap capacitance. Since C gd (variation) can be reduced ( the absolute value of C gd is lowered), PRNU can be improved as a result.

(B)差動モード時の変換効率の向上
第2の効果として、増幅トランジスタ214の構造を採用することで、上述の式(2)で表すように、ドレイン側のLDD214B−Dのオーバーラップ長(ΔXd)を短くすることができるため、差動モード時のオーバーラップ容量Cgdが低減し、変換効率を上げることができる。すなわち、差動モード時の変換効率は、上述の式(6)により表すことができるが、ドレイン側のゲートのオーバーラップ容量Cgdを低減する(Cgdの絶対値を下げる)ことができれば、変換効率が上がることは明らかである。
(B) Improvement of conversion efficiency in differential mode As a second effect, by adopting the structure of the amplification transistor 214, the overlap length of the LDD214BD on the drain side is as shown by the above equation (2). Since (ΔXd) can be shortened, the overlap capacitance C gd in the differential mode can be reduced and the conversion efficiency can be increased. That is, the conversion efficiency in the differential mode can be expressed by the above equation (6), but if the overlap capacitance C gd of the gate on the drain side can be reduced (the absolute value of C gd is lowered), It is clear that the conversion efficiency will increase.

さらに、本技術の製法では、不純物の拡散長に応じたスペーサを設けることで、拡散した不純物がゲート(Poly)の下側に回り込まないようにしているため、上述の式(2)の関係を有することとなって、LDDを形成しない場合に限りなく近い変換効率を実現することができる。 Further, in the manufacturing method of the present technology, by providing a spacer according to the diffusion length of impurities, the diffused impurities are prevented from wrapping around to the lower side of the gate (Poly). By having it, it is possible to realize conversion efficiency as close as possible when LDD is not formed.

(C)RTSの改善
第3の効果として、増幅トランジスタ214の構造を採用することで、ドレイン領域のLDD拡散量が深いため、電子はゲート界面よりも深い位置を流れることができる。そのため、深くなった領域全体に電子が流れることになって、サイドウォール(SW)下の界面のトラップから電子を遠ざけることができるため、RTS(Random Telegraph Signal)を改善することができる最適な構造となっている。
(C) Improvement of RTS As a third effect, by adopting the structure of the amplification transistor 214, the amount of LDD diffusion in the drain region is deep, so that electrons can flow deeper than the gate interface. Therefore, the electrons flow through the entire deepened region, and the electrons can be kept away from the trap at the interface under the sidewall (SW), so that the optimum structure that can improve the RTS (Random Telegraph Signal) can be improved. It has become.

すなわち、RTSノイズの原因としては、MOSの界面準位による電子のランダムな捕獲と放出が知られているが、ドレイン側のLDD214B−Dが、上述の式(1)の関係を有することで、図13において、点線の矢印で示すように、電子(e-)がゲート界面よりも深い位置を流れるため、RTSを改善することが可能となる。 That is, it is known that the cause of RTS noise is the random capture and emission of electrons by the interface state of MOS, but the LDD214BD on the drain side has the relationship of the above equation (1). In FIG. 13, as indicated by the dotted arrow, the electron (e-) flows deeper than the gate interface, so that the RTS can be improved.

(D)ドレイン抵抗の低減
第4の効果として、増幅トランジスタ214の構造を採用することで、差動モード時のドレイン側のLDD214B−Dの接合深さ(ΔZd)が深いため、ドレイン抵抗を低くすることができる。すなわち、ドレイン側のLDD214B−Dが、上述の式(1)の関係を有しているため、LDD214B−Dの接合深さ(ΔZd)が深く、その領域を(全体的に)電子が流れることとなってドレイン抵抗が低くなる。
(D) Reduction of drain resistance As a fourth effect, by adopting the structure of the amplification transistor 214, the junction depth (ΔZd) of the LDD214BD on the drain side in the differential mode is deep, so that the drain resistance is lowered. can do. That is, since the LDD214B-D on the drain side has the relationship of the above equation (1), the bonding depth (ΔZd) of the LDD214B-D is deep, and electrons flow (overall) in that region. And the drain resistance becomes low.

ここで、増幅トランジスタ214において、LDD214B−Dの接合深さ(ΔZd)が深くなるのは、上述した本技術の製法の工程を経ることで必然的にそのような構造となるのであるが、LDD214B−Dの接合深さ(ΔZd)が深くなることで、(C)RTSの改善と、(D)ドレイン抵抗の低減という効果が付帯的に得られることになる。 Here, in the amplification transistor 214, the junction depth (ΔZd) of the LDD214B-D becomes deeper because such a structure is inevitably obtained through the process of the manufacturing method of the present technology described above. By increasing the bonding depth (ΔZd) of −D, the effects of (C) improvement of RTS and (D) reduction of drain resistance can be obtained incidentally.

なお、上述した式(2)の関係に示すように、ソース側のLDD214B−Sのオーバーラップ長(ΔXs)は、ドレイン側のLDD214B−Dのオーバーラップ長(ΔXd)よりも長くなるが、これは、ソース側のほうが、トラップ感度が高いので、ランダムノイズ(RN)の観点から、ソース側のLDD214B−Sのオーバーラップ量を増やすのが有利であるためである。 As shown in the relationship of the above equation (2), the overlap length (ΔXs) of the LDD214B-S on the source side is longer than the overlap length (ΔXd) of the LDD214B-D on the drain side. This is because the trap sensitivity is higher on the source side, and it is advantageous to increase the overlap amount of the LDD214B-S on the source side from the viewpoint of random noise (RN).

また、差動モードでの駆動時だけを想定すれば、ドレイン側のLDD214B−Dを形成しない構造を採用することができるが、差動モードとSFモードで、同一の増幅トランジスタ214を用い、かつ、差動モードとSFモードとで、ソースとドレインを入れ替えて用いる場合には、そのような構造が最適な構造とはならない。 Further, assuming only when driving in the differential mode, a structure that does not form the LDD214BD on the drain side can be adopted, but the same amplification transistor 214 is used in the differential mode and the SF mode, and the same amplification transistor 214 is used. , When the source and drain are interchanged in the differential mode and the SF mode, such a structure is not the optimum structure.

すなわち、差動モードにおいて、ドレイン側のLDD214B−Dを形成しない構造を採用した場合、SFモードでは、LDDを形成していない側がソース側になるため、SFモード時のランダムノイズ(RN)が悪化するという問題がある。また、差動モード時においてもホットキャリア(HC:Hot Carrier)が劣化してしまう。よって、増幅トランジスタ214において、差動モードとSFモードとを両立させるためには、図13に示した構造、すなわち、上述した式(1)ないし式(3)の関係を満たす構造であることが好適とされる。 That is, when a structure that does not form the LDD214BD on the drain side is adopted in the differential mode, the side that does not form the LDD is the source side in the SF mode, so that the random noise (RN) in the SF mode deteriorates. There is a problem of doing. In addition, hot carriers (HC) deteriorate even in the differential mode. Therefore, in order to make the differential mode and the SF mode compatible with each other in the amplification transistor 214, the structure shown in FIG. 13, that is, the structure satisfying the relations of the above equations (1) to (3) is required. It is considered suitable.

さらに、図13に示すように、増幅トランジスタ214において、ソース側のLDD214B−Sとドレイン側のLDD214B−Dを形成する不純物としては、拡散しにくいヒ素(As)を用いるのが好適であるが、リン(P)などの他の不純物を用いるようにしてもよい。また、上述した式(1)ないし式(3)の関係を満たしていれば、ソース側のLDD214B−Sを形成する不純物と、ドレイン側のLDD214B−Dを形成する不純物とが異なるようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 13, in the amplification transistor 214, it is preferable to use arsenic (As), which is difficult to diffuse, as an impurity forming the LDD214B-S on the source side and the LDD214B-D on the drain side. Other impurities such as phosphorus (P) may be used. Further, if the above-mentioned relations of the formulas (1) to (3) are satisfied, the impurities forming the LDD214B-S on the source side and the impurities forming the LDD214B-D on the drain side may be different from each other. good.

なお、上述した特許文献1,2に開示されている技術は、画素トランジスタにおいて、電流の流れる向きが双方向となるケースが想定されていないため、例えば、次のような問題が生じる可能性がある。すなわち、第1に、LDDを抜いた側をドレインとして使用する場合に、LDDがある領域に対して電界強度が強くなるため、ホットキャリア(HC)劣化が生じる恐れがある。第2に、前述のホットキャリア(HC)により発生したトラップサイトがある状態でソースとして使用すると、1/fノイズ特性が劣化する恐れがある。 Note that the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above do not assume a case where the current flows in both directions in the pixel transistor, so that the following problems may occur, for example. be. That is, first, when the side from which the LDD is removed is used as the drain, the electric field strength becomes stronger with respect to the region where the LDD is located, so that hot carrier (HC) deterioration may occur. Secondly, if the trap site generated by the above-mentioned hot carrier (HC) is used as a source in the presence of the trap site, the 1 / f noise characteristic may be deteriorated.

それに対して、本技術を適用した増幅トランジスタでは、例えば、増幅トランジスタを、差動モードとSFモードとで電流の流れる向きが異なる(電流の流れる向きが双方向となる)使い方をすることで、複数の機能を実現する回路方式において、差動モードに応じた電流の向きを前提としたときに、ドレイン側のLDDのゲート下へのオーバーラップ長はソース側よりも小さく、かつ、ドレイン側のLDDの接合深さがソース側よりも深い構造を有することで、例えば、上述した(A)ないし(D)の4つの効果が得られ、差動モードやSFモードのモードごとの電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができる。 On the other hand, in the amplification transistor to which this technology is applied, for example, by using the amplification transistor in different directions of current flow between the differential mode and the SF mode (the direction of current flow is bidirectional), for example, In a circuit system that realizes multiple functions, the overlap length of the LDD on the drain side under the gate is smaller than that on the source side and on the drain side, assuming the direction of the current according to the differential mode. By having a structure in which the junction depth of the LDD is deeper than that on the source side, for example, the above-mentioned four effects (A) to (D) can be obtained, and the direction of current flow for each mode of the differential mode or the SF mode. It is possible to deal with fluctuations in characteristics according to the above.

<4.変形例> <4. Modification example>

(裏面照射型の構造)
上述したように、図1のCMOSイメージセンサ10は、例えば、裏面照射型のCMOSイメージセンサとすることができる。裏面照射型とすることで、画素のレイアウト上の自由度をより向上させることが可能となる。
(Back-illuminated structure)
As described above, the CMOS image sensor 10 of FIG. 1 can be, for example, a back-illuminated CMOS image sensor. By adopting the back-illuminated type, it is possible to further improve the degree of freedom in the layout of the pixels.

また、上述した説明では、本技術を適用した構造として、増幅トランジスタの構造を一例に説明したが、本技術は、増幅トランジスタに限らず、他の画素トランジスタの構造に適用することができる。さらに、本技術は、CMOSイメージセンサ等の固体撮像装置(のトランジスタの構造)に限らず、半導体装置全般(のトランジスタの構造)に適用することができる。 Further, in the above description, the structure of the amplification transistor has been described as an example as the structure to which the present technology is applied, but the present technology can be applied not only to the amplification transistor but also to the structure of other pixel transistors. Further, the present technology can be applied not only to a solid-state image sensor (transistor structure) such as a CMOS image sensor, but also to a semiconductor device in general (transistor structure).

<5.電子機器の構成> <5. Electronic device configuration>

図14は、本技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device having a solid-state image sensor to which the present technology is applied.

電子機器1000は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。 The electronic device 1000 is, for example, an electronic device such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, or a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet terminal.

電子機器1000は、固体撮像装置1001、DSP回路1002、フレームメモリ1003、表示部1004、記録部1005、操作部1006、及び、電源部1007から構成される。また、電子機器1000において、DSP回路1002、フレームメモリ1003、表示部1004、記録部1005、操作部1006、及び電源部1007は、バスライン1008を介して相互に接続されている。 The electronic device 1000 includes a solid-state imaging device 1001, a DSP circuit 1002, a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. Further, in the electronic device 1000, the DSP circuit 1002, the frame memory 1003, the display unit 1004, the recording unit 1005, the operation unit 1006, and the power supply unit 1007 are connected to each other via the bus line 1008.

固体撮像装置1001は、上述したCMOSイメージセンサ10(図1)に対応しており、画素アレイ部11(図1)に2次元状に配置される複数の画素100(200,300)に対して、ソース接地型や差動型などでの読み出しが行われる。また、各画素200(300)の増幅トランジスタ214(314)では、LDD214B−SとLDD214B−Dとが、上述した式(1)、式(2)、及び式(3)の関係を満たした構造を有している。 The solid-state image sensor 1001 corresponds to the CMOS image sensor 10 (FIG. 1) described above, and is used for a plurality of pixels 100 (200, 300) two-dimensionally arranged in the pixel array unit 11 (FIG. 1). , Source grounded type or differential type is used for reading. Further, in the amplification transistor 214 (314) of each pixel 200 (300), the LDD214B-S and the LDD214B-D have a structure that satisfies the relationships of the above equations (1), (2), and (3). have.

DSP回路1002は、固体撮像装置1001から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。DSP回路1002は、固体撮像装置1001からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ1003は、DSP回路1002により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。 The DSP circuit 1002 is a camera signal processing circuit that processes a signal supplied from the solid-state image sensor 1001. The DSP circuit 1002 outputs image data obtained by processing a signal from the solid-state image sensor 1001. The frame memory 1003 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 1002 in frame units.

表示部1004は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置1001で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部1005は、固体撮像装置1001で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。 The display unit 1004 comprises a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 1001. The recording unit 1005 records image data of a moving image or a still image captured by the solid-state imaging device 1001 on a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.

操作部1006は、ユーザによる操作に従い、電子機器1000が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部1007は、DSP回路1002、フレームメモリ1003、表示部1004、記録部1005、及び、操作部1006の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。 The operation unit 1006 outputs operation commands for various functions of the electronic device 1000 according to the operation by the user. The power supply unit 1007 appropriately supplies various power sources for operating the DSP circuit 1002, the frame memory 1003, the display unit 1004, the recording unit 1005, and the operation unit 1006 to these supply targets.

電子機器1000は、以上のように構成される。本技術は、以上説明したように、固体撮像装置1001に適用される。具体的には、CMOSイメージセンサ10(図1)は、固体撮像装置1001に適用することができる。固体撮像装置1001に本技術を適用することで、各画素200(300)の増幅トランジスタ214(314)では、LDD214B−SとLDD214B−Dとが、上述した式(1)ないし式(3)の関係を満たしているため、差動モードとSFモードを切り替え可能な場合に、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができる。 The electronic device 1000 is configured as described above. As described above, this technique is applied to the solid-state image sensor 1001. Specifically, the CMOS image sensor 10 (FIG. 1) can be applied to the solid-state image sensor 1001. By applying this technology to the solid-state image sensor 1001, in the amplification transistor 214 (314) of each pixel 200 (300), the LDD214B-S and LDD214B-D are of the above-mentioned equations (1) to (3). Since the relationship is satisfied, it is possible to deal with fluctuations in characteristics depending on the direction in which the current flows when the differential mode and the SF mode can be switched.

<6.固体撮像装置の使用例> <6. Example of using a solid-state image sensor>

図15は、本技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a usage example of a solid-state image sensor to which the present technology is applied.

CMOSイメージセンサ10(図1)は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。すなわち、図15に示すように、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。 The CMOS image sensor 10 (FIG. 1) can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray, as shown below. That is, as shown in FIG. 15, not only the field of appreciation for taking an image used for appreciation, but also, for example, the field of transportation, the field of home appliances, the field of medical / healthcare, the field of security, and the field of beauty. The CMOS image sensor 10 can also be used in an apparatus used in a field, a field of sports, a field of agriculture, or the like.

具体的には、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置(例えば、図14の電子機器1000)で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。 Specifically, in the field of appreciation, for example, a device for taking an image to be used for appreciation, such as a digital camera, a smartphone, or a mobile phone having a camera function (for example, the electronic device 1000 in FIG. 14). Therefore, the CMOS image sensor 10 can be used.

交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。 In the field of traffic, for example, for safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition, in-vehicle sensors that photograph the front, rear, surroundings, inside of the vehicle, etc., and the traveling vehicle and the road are monitored. The CMOS image sensor 10 can be used in a device used for traffic such as a surveillance camera and a distance measuring sensor that measures a distance between vehicles.

家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。 In the field of home appliances, for example, a device used for home appliances such as a television receiver, a refrigerator, and an air conditioner in order to photograph a user's gesture and operate the device according to the gesture. Can be used. Further, in the field of medical care / healthcare, the CMOS image sensor 10 is used in a device used for medical care / healthcare such as an endoscope and a device for performing angiography by receiving infrared light. can do.

セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。 In the field of security, the CMOS image sensor 10 can be used in a device used for security such as a surveillance camera for crime prevention and a camera for person authentication. Further, in the field of cosmetology, the CMOS image sensor 10 can be used in a device used for cosmetology, such as a skin measuring device for photographing the skin and a microscope for photographing the scalp.

スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、CMOSイメージセンサ10を使用することができる。 In the field of sports, the CMOS image sensor 10 can be used in a device used for sports, such as an action camera or a wearable camera for sports applications. Further, in the field of agriculture, the CMOS image sensor 10 can be used in a device used for agriculture such as a camera for monitoring the state of a field or a crop.

<7.移動体への応用例> <7. Application example to mobile>

本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。 The technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device mounted on a moving body of any kind such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. You may.

図16は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 FIG. 16 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technique according to the present disclosure can be applied.

車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図16に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(Interface)12053が図示されている。 The vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via the communication network 12001. In the example shown in FIG. 16, the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside information detection unit 12030, an in-vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050. Further, as a functional configuration of the integrated control unit 12050, a microcomputer 12051, an audio image output unit 12052, and an in-vehicle network I / F (Interface) 12053 are shown.

駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。 The drive system control unit 12010 controls the operation of the device related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the drive system control unit 12010 provides a driving force generator for generating the driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism for adjusting and a braking device for generating braking force of the vehicle.

ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。 The body system control unit 12020 controls the operation of various devices mounted on the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, blinkers or fog lamps. In this case, the body system control unit 12020 may be input with radio waves transmitted from a portable device that substitutes for the key or signals of various switches. The body system control unit 12020 receives inputs of these radio waves or signals and controls a vehicle door lock device, a power window device, a lamp, and the like.

車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。 The vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000. For example, the image pickup unit 12031 is connected to the vehicle exterior information detection unit 12030. The vehicle outside information detection unit 12030 causes the image pickup unit 12031 to capture an image of the outside of the vehicle and receives the captured image. The vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as a person, a vehicle, an obstacle, a sign, or a character on the road surface based on the received image.

撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。 The imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electric signal according to the amount of the light received. The image pickup unit 12031 can output an electric signal as an image or can output it as distance measurement information. Further, the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or invisible light such as infrared light.

車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。 The in-vehicle information detection unit 12040 detects information in the vehicle. For example, a driver state detection unit 12041 that detects the driver's state is connected to the in-vehicle information detection unit 12040. The driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that images the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 determines the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether or not the driver has fallen asleep.

マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。 The microcomputer 12051 calculates the control target value of the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and the drive system control unit. A control command can be output to 12010. For example, the microcomputer 12051 realizes ADAS (Advanced Driver Assistance System) functions including vehicle collision avoidance or impact mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, vehicle lane deviation warning, and the like. It is possible to perform cooperative control for the purpose of.

また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。 Further, the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, and the like based on the information around the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040. It is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving, etc., which runs autonomously without depending on the operation.

また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。 Further, the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the external information detection unit 12030, and performs coordinated control for the purpose of anti-glare such as switching the high beam to the low beam. It can be carried out.

音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図16の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。 The audio-image output unit 12052 transmits an output signal of at least one of audio and an image to an output device capable of visually or audibly notifying the passenger of the vehicle or the outside of the vehicle. In the example of FIG. 16, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices. The display unit 12062 may include, for example, at least one of an onboard display and a heads-up display.

図17は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.

図17では、撮像部12031として、撮像部12101、12102、12103、12104、12105を有する。 In FIG. 17, the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.

撮像部12101、12102、12103、12104、12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102、12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。 The imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as, for example, the front nose, side mirrors, rear bumpers, back doors, and the upper part of the windshield in the vehicle interior of the vehicle 12100. The imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior mainly acquire an image in front of the vehicle 12100. The imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire images of the side of the vehicle 12100. The imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door mainly acquires an image of the rear of the vehicle 12100. The imaging unit 12105 provided on the upper part of the windshield in the vehicle interior is mainly used for detecting a preceding vehicle, a pedestrian, an obstacle, a traffic light, a traffic sign, a lane, or the like.

なお、図17には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。 Note that FIG. 17 shows an example of the photographing range of the imaging units 12101 to 12104. The imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose, the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively, and the imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging units 12102 and 12103. The imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or the back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 as viewed from above can be obtained.

撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, at least one of the image pickup units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of image pickup elements, or may be an image pickup element having pixels for phase difference detection.

例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。 For example, the microcomputer 12051 uses the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104 to obtain the distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 and the temporal change of this distance (relative velocity with respect to the vehicle 12100). By obtaining can. Further, the microcomputer 12051 can set an inter-vehicle distance to be secured in front of the preceding vehicle in advance, and can perform automatic braking control (including follow-up stop control), automatic acceleration control (including follow-up start control), and the like. In this way, it is possible to perform coordinated control for the purpose of automatic driving or the like in which the vehicle travels autonomously without depending on the operation of the driver.

例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。 For example, the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to a three-dimensional object into two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that can be seen by the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk indicating the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, the microcomputer 12051 via the audio speaker 12061 or the display unit 12062. By outputting an alarm to the driver and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be provided.

撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured image of the imaging units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition includes, for example, a procedure for extracting feature points in an image captured by an imaging unit 12101 to 12104 as an infrared camera, and pattern matching processing for a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian. It is done by the procedure to determine. When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio image output unit 12052 outputs a square contour line for emphasizing the recognized pedestrian. The display unit 12062 is controlled so as to superimpose and display. Further, the audio image output unit 12052 may control the display unit 12062 so as to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.

以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12101に適用され得る。具体的には、図1のCMOSイメージセンサ10は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、例えば、差動モードとSFモードを切り替え可能な場合に、電流の流れる向きに応じた特性の変動に対応することができるため、撮像条件に適したモードでの撮像を行って、より高品質な撮像画像を得ることができるので、より正確に歩行者等の障害物を認識することが可能になる。 The example of the vehicle control system to which the technique according to the present disclosure can be applied has been described above. The technique according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12101 among the configurations described above. Specifically, the CMOS image sensor 10 of FIG. 1 can be applied to the imaging unit 12031. By applying the technique according to the present disclosure to the imaging unit 12031, for example, when the differential mode and the SF mode can be switched, it is possible to deal with fluctuations in characteristics according to the direction in which the current flows. Since it is possible to obtain a higher quality captured image by performing imaging in a mode suitable for the above, it becomes possible to recognize obstacles such as pedestrians more accurately.

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present technology.

また、本技術は、以下のような構成をとることができる。 In addition, the present technology can have the following configurations.

(1)
光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、
前記画素のトランジスタは、ソース側のLDD(Lightly Doped Drain)領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する
固体撮像装置。
(2)
前記ソースを形成する第1の領域、及び前記ソース側のLDD領域は、n型の領域であり、
前記ドレインを形成する第2の領域、及び前記ドレイン側のLDD領域は、n型の領域である
前記(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
前記ドレイン側のLDD領域は、前記ソース側のLDD領域よりも前記ゲートの下側へのオーバーラップ量が少なく、かつ、前記ソース側のLDD領域よりも接合深さが深い構造を有する
前記(1)又は(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
前記ドレイン側のLDD領域は、前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さが、前記ソース側のLDD領域における前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さよりも深い構造を有する
前記(3)に記載の固体撮像装置。
(5)
前記ドレイン側のLDD領域は、前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さが、そのオーバーラップ部分を除いた部分の深さよりも浅い構造を有する
前記(4)に記載の固体撮像装置。
(6)
前記ソース側のLDD領域は、前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さが、そのオーバーラップ部分を除いた部分の深さよりも浅い構造を有する
前記(4)又は(5)に記載の固体撮像装置。
(7)
前記トランジスタは、増幅トランジスタを含む
前記(1)ないし(6)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(8)
前記増幅トランジスタは、モードに応じて電流の流れる向きが異なる
前記(7)に記載の固体撮像装置。
(9)
前記画素は、読み出し方式として、差動型の読み出しと、ソースフォロア型の読み出しに対応しており、
前記モードは、差動型の読み出しに対応した第1のモードと、ソースフォロア型の読み出しに対応した第2のモードを含む
前記(8)に記載の固体撮像装置。
(10)
前記増幅トランジスタは、前記第1のモードに応じた電流の向きを前提とした構造を有する
前記(9)に記載の固体撮像装置。
(11)
前記ソース側のLDD領域を形成する第1の不純物と、前記ドレイン側のLDD領域を形成する第2の不純物とは、同一の不純物からなる
前記(2)ないし(6)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(12)
前記第1の不純物及び前記第2の不純物は、ヒ素(As)又はリン(P)を含む
前記(11)に記載の固体撮像装置。
(13)
前記ソース側のLDD領域を形成する第1の不純物と、前記ドレイン側のLDD領域を形成する第2の不純物とは、異なる不純物からなる
前記(2)ないし(6)のいずれかに記載の固体撮像装置。
(14)
前記ソース側のLDD領域は、前記第2の不純物よりも拡散速度の遅い前記第1の不純物により形成され、
前記ドレイン側のLDD領域は、前記第1の不純物よりも拡散速度の速い前記第2の不純物により形成される
前記(13)に記載の固体撮像装置。
(15)
前記第1の不純物は、ヒ素(As)を含み、
前記第2の不純物は、リン(P)を含む
前記(14)に記載の固体撮像装置。
(16)
光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、
前記画素のトランジスタは、ソース側のLDD領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する
固体撮像装置
が搭載された電子機器。
(1)
A pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally is provided.
The transistor of the pixel has a different amount of overlap to the lower side of the gate in the LDD (Lightly Doped Drain) region on the source side and the LDD region on the drain side, and the junction depth of the LDD region on the source side and the drain side. A solid-state image sensor having a structure in which the bonding depths of the LDD regions are different.
(2)
The first region forming the source and the LDD region on the source side are n-type regions.
The solid-state image sensor according to (1) above, wherein the second region forming the drain and the LDD region on the drain side are n-type regions.
(3)
The LDD region on the drain side has a structure in which the amount of overlap to the lower side of the gate is smaller than that of the LDD region on the source side and the bonding depth is deeper than that of the LDD region on the source side (1). ) Or (2).
(4)
The LDD region on the drain side has a structure in which the depth of the overlapping portion on the lower side of the gate is deeper than the depth of the overlapping portion on the lower side of the gate in the LDD region on the source side (3). The solid-state image sensor according to.
(5)
The solid-state image sensor according to (4), wherein the LDD region on the drain side has a structure in which the depth of the overlapping portion below the gate is shallower than the depth of the portion excluding the overlapping portion.
(6)
The solid according to (4) or (5) above, wherein the LDD region on the source side has a structure in which the depth of the overlapping portion under the gate is shallower than the depth of the portion excluding the overlapping portion. Image sensor.
(7)
The solid-state image sensor according to any one of (1) to (6) above, wherein the transistor includes an amplification transistor.
(8)
The solid-state image sensor according to (7) above, wherein the amplification transistor has a direction in which a current flows differs depending on the mode.
(9)
The pixel corresponds to a differential type readout and a source follower type readout as a readout method.
The solid-state image sensor according to (8) above, wherein the mode includes a first mode corresponding to differential type readout and a second mode corresponding to source follower type readout.
(10)
The solid-state image sensor according to (9), wherein the amplification transistor has a structure premised on the direction of current according to the first mode.
(11)
The first impurity forming the LDD region on the source side and the second impurity forming the LDD region on the drain side are the same impurities according to any one of (2) to (6). Solid-state image sensor.
(12)
The solid-state image sensor according to (11), wherein the first impurity and the second impurity contain arsenic (As) or phosphorus (P).
(13)
The solid according to any one of (2) to (6) above, wherein the first impurity forming the LDD region on the source side and the second impurity forming the LDD region on the drain side are different impurities. Image sensor.
(14)
The LDD region on the source side is formed by the first impurity having a slower diffusion rate than the second impurity.
The solid-state image sensor according to (13), wherein the LDD region on the drain side is formed by the second impurity having a diffusion rate faster than that of the first impurity.
(15)
The first impurity contains arsenic (As).
The solid-state image sensor according to (14) above, wherein the second impurity contains phosphorus (P).
(16)
A pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally is provided.
The transistor of the pixel has a different amount of overlap to the lower side of the gate in the LDD region on the source side and the LDD region on the drain side, and the junction depth of the LDD region on the source side and the LDD region on the drain side are joined. An electronic device equipped with a solid-state image sensor having structures with different depths.

10 CMOSイメージセンサ, 11 画素アレイ部, 22 垂直信号線, 22S 読出し側垂直信号線, 22R 参照側垂直信号線, 50 ソース接地画素読出し回路, 51 負荷MOS回路, 52 定電圧源, 61 垂直リセット入力線, 61S 読出し側垂直リセット入力線, 61R 参照側垂直リセット入力線, 62 垂直電流供給線, 62S 読出し側垂直電流供給線, 62R 参照側垂直電流供給線, 70 差動画素読出し回路, 71 カレントミラー回路, 72 負荷MOS回路, 100 読出画素(画素), 111 光電変換部, 112 転送トランジスタ, 113 リセットトランジスタ, 114 増幅トランジスタ, 115 選択トランジスタ, 121 フローティングディフュージョン, 200 読出画素(画素), 211 光電変換部, 212 転送トランジスタ, 213 リセットトランジスタ, 214 増幅トランジスタ, 214A 酸化膜, 214B−S ソース側のLDD, 214B−D ドレイン側のLDD, 215 選択トランジスタ, 221 フローティングディフュージョン, 300 参照画素(画素), 311 光電変換部, 312 転送トランジスタ, 313 リセットトランジスタ, 314 増幅トランジスタ, 315 選択トランジスタ, 321 フローティングディフュージョン, 400 画素周辺部, 511、512 PMOSトランジスタ, 711S 読出し側PMOSトランジスタ, 711R 参照側PMOSトランジスタ, 1000 電子機器, 1001 固体撮像装置, 12031 撮像部, SW1ないしSW9 スイッチ 10 CMOS image sensor, 11 pixel array section, 22 vertical signal line, 22S read side vertical signal line, 22R reference side vertical signal line, 50 source grounded pixel read circuit, 51 load MOS circuit, 52 constant voltage source, 61 vertical reset input Line, 61S Read-side vertical reset input line, 61R Reference-side vertical reset input line, 62 Vertical current supply line, 62S Read-side vertical current supply line, 62R Reference-side vertical current supply line, 70 Differential pixel readout circuit, 71 Current mirror Circuit, 72 Load MOS circuit, 100 Read pixel (pixel), 111 Photoconverter, 112 Transfer transistor, 113 Reset transistor, 114 Amplification transistor, 115 Select transistor, 121 Floating diffusion, 200 Read pixel (pixel), 211 Photoconverter , 212 Transfer Transistor, 213 Reset Transistor, 214 Amplification Transistor, 214A Oxide, 214B-S Source Side LDD, 214B-D Drain Side LDD, 215 Selective Transistor, 221 Floating Diffusion, 300 Reference Pixels, 311 Photoelectric Conversion unit, 312 transfer transistor, 313 reset transistor, 314 amplification transistor, 315 selection transistor, 321 floating diffusion, 400 pixel peripheral part, 511, 512 facsimile transistor, 711S read side MIMO transistor, 711R reference side MIMO transistor, 1000 electronic device, 1001 Solid-state imaging device, 12031 Imaging unit, SW1 to SW9 switch

Claims (16)

光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、
前記画素のトランジスタは、ソース側のLDD(Lightly Doped Drain)領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する
固体撮像装置。
A pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally is provided.
The transistor of the pixel has a different amount of overlap to the lower side of the gate in the LDD (Lightly Doped Drain) region on the source side and the LDD region on the drain side, and the junction depth of the LDD region on the source side and the drain side. A solid-state image sensor having a structure in which the bonding depths of the LDD regions are different.
前記ソースを形成する第1の領域、及び前記ソース側のLDD領域は、n型の領域であり、
前記ドレインを形成する第2の領域、及び前記ドレイン側のLDD領域は、n型の領域である
請求項1に記載の固体撮像装置。
The first region forming the source and the LDD region on the source side are n-type regions.
The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the second region forming the drain and the LDD region on the drain side are n-type regions.
前記ドレイン側のLDD領域は、前記ソース側のLDD領域よりも前記ゲートの下側へのオーバーラップ量が少なく、かつ、前記ソース側のLDD領域よりも接合深さが深い構造を有する
請求項2に記載の固体撮像装置。
The LDD region on the drain side has a structure in which the amount of overlap to the lower side of the gate is smaller than that of the LDD region on the source side and the bonding depth is deeper than that of the LDD region on the source side. The solid-state image sensor according to the above.
前記ドレイン側のLDD領域は、前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さが、前記ソース側のLDD領域における前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さよりも深い構造を有する
請求項3に記載の固体撮像装置。
According to claim 3, the LDD region on the drain side has a structure in which the depth of the overlapping portion on the lower side of the gate is deeper than the depth of the overlapping portion on the lower side of the gate in the LDD region on the source side. The solid-state image sensor according to the description.
前記ドレイン側のLDD領域は、前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さが、そのオーバーラップ部分を除いた部分の深さよりも浅い構造を有する
請求項4に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 4, wherein the LDD region on the drain side has a structure in which the depth of the overlapping portion on the lower side of the gate is shallower than the depth of the portion excluding the overlapping portion.
前記ソース側のLDD領域は、前記ゲートの下側のオーバーラップ部分の深さが、そのオーバーラップ部分を除いた部分の深さよりも浅い構造を有する
請求項5に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 5, wherein the LDD region on the source side has a structure in which the depth of the overlapping portion under the gate is shallower than the depth of the portion excluding the overlapping portion.
前記トランジスタは、増幅トランジスタを含む
請求項3に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 3, wherein the transistor includes an amplification transistor.
前記増幅トランジスタは、モードに応じて電流の流れる向きが異なる
請求項7に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 7, wherein the amplification transistor has a direction in which a current flows differs depending on the mode.
前記画素は、読み出し方式として、差動型の読み出しと、ソースフォロア型の読み出しに対応しており、
前記モードは、差動型の読み出しに対応した第1のモードと、ソースフォロア型の読み出しに対応した第2のモードを含む
請求項8に記載の固体撮像装置。
The pixel corresponds to a differential type readout and a source follower type readout as a readout method.
The solid-state image sensor according to claim 8, wherein the mode includes a first mode corresponding to differential type readout and a second mode corresponding to source follower type readout.
前記増幅トランジスタは、前記第1のモードに応じた電流の向きを前提とした構造を有する
請求項9に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 9, wherein the amplification transistor has a structure premised on the direction of current according to the first mode.
前記ソース側のLDD領域を形成する第1の不純物と、前記ドレイン側のLDD領域を形成する第2の不純物とは、同一の不純物からなる
請求項3に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 3, wherein the first impurity forming the LDD region on the source side and the second impurity forming the LDD region on the drain side are the same impurities.
前記第1の不純物及び前記第2の不純物は、ヒ素(As)又はリン(P)を含む
請求項11に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 11, wherein the first impurity and the second impurity contain arsenic (As) or phosphorus (P).
前記ソース側のLDD領域を形成する第1の不純物と、前記ドレイン側のLDD領域を形成する第2の不純物とは、異なる不純物からなる
請求項3に記載の固体撮像装置。
The solid-state image sensor according to claim 3, wherein the first impurity forming the LDD region on the source side and the second impurity forming the LDD region on the drain side are different impurities.
前記ソース側のLDD領域は、前記第2の不純物よりも拡散速度の遅い前記第1の不純物により形成され、
前記ドレイン側のLDD領域は、前記第1の不純物よりも拡散速度の速い前記第2の不純物により形成される
請求項13に記載の固体撮像装置。
The LDD region on the source side is formed by the first impurity having a slower diffusion rate than the second impurity.
The solid-state image sensor according to claim 13, wherein the LDD region on the drain side is formed by the second impurity having a diffusion rate faster than that of the first impurity.
前記第1の不純物は、ヒ素(As)を含み、
前記第2の不純物は、リン(P)を含む
請求項14に記載の固体撮像装置。
The first impurity contains arsenic (As).
The solid-state image sensor according to claim 14, wherein the second impurity contains phosphorus (P).
光電変換部を有する画素が2次元状に配置された画素アレイ部を備え、
前記画素のトランジスタは、ソース側のLDD領域とドレイン側のLDD領域におけるゲートの下側へのオーバーラップ量が異なり、かつ、前記ソース側のLDD領域の接合深さと前記ドレイン側のLDD領域の接合深さが異なる構造を有する
固体撮像装置
が搭載された電子機器。
A pixel array unit in which pixels having a photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally is provided.
The transistor of the pixel has a different amount of overlap to the lower side of the gate in the LDD region on the source side and the LDD region on the drain side, and the junction depth of the LDD region on the source side and the LDD region on the drain side are joined. An electronic device equipped with a solid-state image sensor having structures with different depths.
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